CN204425191U - 一种芯片外引线键合超声波电源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，包括微控制器模块和整流放大电路，微控制器模块的输入端接有按键设置电路、电压采样电路和电流采样电路，微控制器模块的输出端接有液晶显示电路、保护开关电路、电流控制电路、脉宽调制电路和脉频调制电路，保护开关电路的输入端与整流放大电路的输出端相接，整流放大电路的输出端接有与电流控制电路和脉宽调制电路的输出端均相接的斩波电路，斩波电路的输出端接有与脉频调制电路输出端相接的逆变电路，逆变电路的输出端接有匹配电路，电压采样电路和电流采样电路的输入端均与匹配电路的输出端相接，匹配电路的输出端接有换能器，本实用新型设计新颖，效率高，稳定性好，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于超声波电源技术领域，具体涉及一种芯片外引线键合超声波电源控制系统。
背景技术
随着现代集成电路的迅速发展,在半导体元件的制造技术过程中出现了许多技术难题，而引线键合是封装工艺中半导体芯片和外界连接的关键性工艺。芯片引线键合主要是指利用金属丝把集成电路(IC)芯片上的电极引线与集成电路中的底座外引线连接在一起，过去在国内外市场上常见使用热压的方法进行键合，但是效果不是很好，随着超声波技术的发展，人们逐渐发现超声波具有方向型好，穿透能力强，容易获得较为集中地声能，在密度较大的固体以及液体中传播距离远等特点，所以超声波被用于测距，探伤，B超，清洗，焊接等各个领域，现在常用的引线键合方法主要是热超声和超声方法，已逐步取代了热压键合。由于引线键合机的工艺技术涉及光学、机械以及电学控制等许多方面，受到国外的各方面技术限制，我们国家在引线键合机的设备上还没有足够的优势，在电源控制方面，设计一种稳定，功率高的超声波电源就显得极为重要。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理、能够手工与自动相结合的调节电路电流且频率跟踪效率高的芯片外引线键合超声波电源控制系统，能通过采样电压电流数据实时追踪频率变化并反馈给处理器，并通过保护开关电路对回路进行过流保护，有效检测超声波电源工作参数，解决超声波电源控制复杂、价格昂贵、精度低、操作复杂等问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其设计新颖合理，结构简单，能够手工与自动相结合的调节电路电流且频率跟踪效率高，通过采样电压电流数据实时追踪频率变化并反馈给处理器，并通过保护开关电路对回路进行过流保护，实用性强，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：包括微控制器模块和用于将市电交流电变换为直流电的整流放大电路，所述微控制器模块的输入端接有按键设置电路、电压采样电路和电流采样电路，所述微控制器模块的输出端接有液晶显示电路、保护开关电路、电流控制电路、脉宽调制电路和脉频调制电路，所述保护开关电路的输入端与所述整流放大电路的输出端相接，所述整流放大电路的输出端还接有斩波电路，所述电流控制电路与保护开关电路的输出端相接，所述斩波电路与电流控制电路的输出端和脉宽调制电路的输出端均相接，所述斩波电路的输出端接有与所述脉频调制电路输出端相接的逆变电路，所述逆变电路的输出端接有匹配电路，所述电压采样电路和电流采样电路的输入端均与所述匹配电路的输出端相接，所述匹配电路的输出端还接有换能器；
所述微控制器模块为ARM微处理器LPC2119；所述电流控制电路由电池BT1、电池BT2、三极管Q10、三极管Q11、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33和可调电阻器组成，所述可调电阻器包括电阻器架、固定连接在电阻器架底部的杆状铁芯、固定连接在电阻器架中部并平行设置在杆状铁芯上方的导电长杆和固定连接在电阻器架顶部且N极相对设置的两个磁铁，两个磁铁通过位于导电长杆上方且与导电长杆平行的绝缘长杆连接，所述绝缘长杆上套装有管状铁芯，所述管状铁芯上缠绕有第一线圈，所述杆状铁芯上缠绕有第二线圈，所述管状铁芯上固定连接有一端朝向杆状铁芯的绝缘短杆，所述绝缘短杆朝向杆状铁芯的一端固定连接有搭接在第二线圈上的金属滑片；所述电阻R30的一端与ARM微处理器LPC2119的第21引脚相接，电阻R30的另一端与三极管Q10的基极相接，所述三极管Q10的集电极通过电阻R29与电池BT1的正极相接，电池BT1的负极输出分两路，一路与电阻R28的一端相接，另一路与第一线圈的一端a相接；电阻R28的另一端输出分三路，一路与三极管Q10的发射极相接，另一路与三极管Q11的发射极相接，第三路与电阻R33的一端相接；所述三极管Q11的基极通过电阻R31与ARM微处理器LPC2119的第22引脚相接，三极管Q11的的集电极通过电阻R32与电池BT2的正极相接，电池BT2的负极输出分两路，一路与电阻R33的另一端相接，另一路与第一线圈的另一端b相接；所述导电长杆的一端DL1为电流控制电路的输入端，所述第二线圈的一端DL2为电流控制电路的输出端。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述整流放大电路包括变压器T2、型号为OP37的运算放大器U1、型号为OP37的运算放大器U2和型号为OP37的运算放大器U3，所述变压器T2的原边的两端V1和V2分别与市电交流电相接，所述变压器T2的副边同名端与非极性电容C11的一端相接，非极性电容C11的另一端输出分三路，一路与二极管D7的阴极相接，另一路与二极管D8的阳极相接，第三路与非极性电容C14的一端相接；非极性电容C14的另一端输出分两路，一路与二极管D10的阴极相接，另一路与二极管D11的阳极相接；所述变压器T2的副边另一端输出分两路，一路与二极管D7的阳极相接，另一路与非极性电容C12的一端相接；非极性电容C12的另一端输出分三路，一路与二极管D8的阴极相接，另一路与二极管D10的阳极相接，第三路与非极性电容C19的一端相接；非极性电容C19的另一端和二极管D11的阴极的连接端通过电感L4与三极管Q7的基极相接，三极管Q7的发射极通过电阻R6接地，三极管Q7的集电极输入分两路，一路与三极管Q8的基极相接，另一路与电阻R5的一端相接；三极管Q8的发射极输出分两路，一路与电阻R8的一端相接，另一路与电阻R9的一端相接；三极管Q8的集电极输入分两路，一路与三极管Q9的基极相接，另一路与电阻R7的一端相接；三极管Q9的发射极输出分两路，一路与电阻R11的一端相接，另一路与电阻R9的另一端相接；三极管Q9的集电极输入分三路，一路与电阻R10的一端相接，另一路与电阻R12的一端相接，第三路与电阻R13的一端相接；电阻R5的另一端、电阻R7的另一端和电阻R10的另一端均与5V电源输出端相接，电阻R6的另一端、电阻R8的另一端、电阻R11的另一端和电阻R12的另一端均接地，电阻R13的另一端与运算放大器U1的反向输入端相接，所述运算放大器U1的同向输入端接地，运算放大器U1的输出端分两路，一路与滑动电阻R38的一个固定端相接，另一路通过电阻R18与运算放大器U2的反向输入端相接；滑动电阻R38的另一个固定端和滑动端均与运算放大器U1的反向输入端相接，所述运算放大器U2的同向输入端接地，运算放大器U2的输出端分两路，一路与滑动电阻R39的一个固定端相接，另一路与运算放大器U3的同向输入端相接；滑动电阻R39的另一个固定端和滑动端均与运算放大器U2的反向输入端相接，所述运算放大器U3的输出端与电阻R17的一端相接，电阻R17的另一端输出分三路，一路与非极性电容C20的一端相接，另一路与电阻R20的一端相接，第三路为整流放大电路的第一输出端KG；非极性电容C20的另一端接地，电阻R20的另一端与电阻R21的一端相接，电阻R21的另一端为整流放大电路的第二输出端KB，所述电阻R20和电阻R21的连接端与运算放大器U3的反向输入端相接。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述保护开关电路由三极管Q6、电阻R3和电阻R4组成，所述三极管Q6的基极通过电阻R3与ARM微处理器LPC2119的第32引脚相接，所述三极管Q6的发射极通过电阻R4与整流放大电路的第一输出端KG相接，所述三极管Q6的集电极与电流控制电路的输入端相接。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述斩波电路由三极管Q1、非极性电容C1、非极性电容C2、非极性电容C5、二极管D3、二极管D4、电阻R1和电感L1组成，所述三极管Q1的集电极输入分四路，一路与电流控制电路的输出端相接，另一路与非极性电容C1的一端相接，第三路与二极管D3的阴极相接，第四路与电阻R1的一端相接；所述三极管Q1的发射极输出分四路，一路与非极性电容C2的一端相接，另一路与二极管D3的阳极相接，第三路与二极管D4的阴极相接，第四路与电感L1的一端相接；电阻R1的另一端与非极性电容C2的另一端相接，非极性电容C1的另一端和二极管D4的阳极均接地，非极性电容C1的另一端和二极管D4的阳极均与整流放大电路的第二输出端KB相接，所述电感L1的另一端与非极性电容C5的一端相接，非极性电容C5的另一端接地；
所述逆变电路由绝缘栅双极型晶体管IGBT1、绝缘栅双极型晶体管IGBT2、绝缘栅双极型晶体管IGBT3、绝缘栅双极型晶体管IGBT4、电感L2、非极性电容C9和电阻R2组成，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极和绝缘栅双极型晶体管IGBT2的集电极均与电感L1和非极性电容C5的连接端相接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极、绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极、绝缘栅双极型晶体管IGBT3的集电极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的集电极的连接端输出分两路，一路通过电感L2与并联的非极性电容C9和电阻R2的一端相接，另一路与并联的非极性电容C9和电阻R2的另一端相接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT3的发射极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的发射极均接地；
所述匹配电路由变压器T1、电感L3和非极性电容C10组成，所述变压器T1原边的两端分别与并联的非极性电容C9和电阻R2的两端相接，所述变压器T1副边同名端与电感L3的一端相接，电感L3的另一端输出分两路，一路与非极性电容C10的一端相接，另一路为匹配电路的输出端；所述变压器T1副边的另一端接地，非极性电容C10的另一端接地。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述电流采样电路包括型号为AD736的芯片U4，所述芯片U4的VIN引脚输入分三路，一路与匹配电路的输出端相接，另一路与二极管D2的阳极相接，第三路与二极管D1的阳极相接；二极管D2的阴极与+5V电源输出端相接，二极管D1的阴极与-5V电源输出端相接，所述芯片U4的CAV引脚通过非极性电容C3与-5V电源输出端相接，所述芯片U4的Vo引脚输出分两路，一路通过非极性电容C4与芯片U4的CF引脚，另一路与ARM微处理器LPC2119的第39引脚相接；所述芯片U4的COM引脚接地，所述芯片U4的+VS引脚与+5V电源输出端相接，所述芯片U4的-VS引脚与-5V电源输出端相接。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述电压采样电路包括型号为AD736的芯片U5，所述芯片U5的VIN引脚输入分三路，一路与匹配电路的输出端相接，另一路与二极管D6的阳极相接，第三路与二极管D5的阳极相接；二极管D6的阴极与+5V电源输出端相接，二极管D5的阴极与-5V电源输出端相接，所述芯片U5的CAV引脚通过非极性电容C7与-5V电源输出端相接，所述芯片U5的Vo引脚输出分两路，一路通过非极性电容C8与芯片U5的CF引脚，另一路与ARM微处理器LPC2119的第38引脚相接；所述芯片U5的Cc引脚通过非极性电容C6与芯片U5的COM引脚相接，所述芯片U5的COM引脚接地，所述芯片U5的+VS引脚与+5V电源输出端相接，所述芯片U5的-VS引脚与-5V电源输出端相接。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述脉频调制电路包括芯片CD4046、芯片CD4066、芯片CD40106、芯片CD4049和运算放大器LM393，所述芯片CD4046的第2引脚输出分两路，一路通过电阻R14与芯片CD4066的第2引脚相接，另一路通过串联的电阻R15和非极性电容C13接地；所述芯片CD4066的第1引脚接地，所述芯片CD4066的第13引脚与芯片CD40106的第1引脚相接，所述芯片CD40106的第2引脚输出分三路，一路与可变电阻R34的一端相接，另一路与非极性电容C15的一端相接，第三路通过二极管D9与芯片CD4049的第15引脚相接；可变电阻R34的另一端与5V电源输出端相接，非极性电容C15的另一端接地，所述芯片CD4049的第14引脚与运算放大器LM393的输出端相接，所述运算放大器LM393的同相输入端通过电阻R22与芯片CD4046的第9引脚相接，所述运算放大器LM393的反相输入端通过可变电阻R36接地，所述芯片CD4066的第3引脚与ARM微处理器LPC2119的第37引脚相接，所述芯片CD4066的第4引脚分别与绝缘栅双极型晶体管IGBT1的门极和绝缘栅双极型晶体管IGBT3的门极相接，所述芯片CD4066的第4引脚通过非门NOT1分别与绝缘栅双极型晶体管IGBT2的门极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的门极相接，所述芯片CD4066的第6引脚通过电容C16与芯片CD4066的第7引脚相接，所述芯片CD4066的第5引脚和第8引脚均基地，所述芯片CD4066的第11引脚通过可变电阻R35接地，所述芯片CD4066的第12引脚通过可变电阻R37接地，所述芯片CD4066的第14引脚输出分两路，一路通过电阻R24与5V电源输出端相接，另一路与ARM微处理器LPC2119的第35引脚相接；所述芯片CD4066的第16引脚与5V电源输出端相接。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述脉宽调制电路包括芯片SG3525，所述芯片SG3525的第4引脚与ARM微处理器LPC2119的第19引脚相接，所述芯片SG3525的第5引脚通过电容C17接地，所述芯片SG3525的第6引脚通过电阻R16接地，所述芯片SG3525的第7引脚通过串联的电阻R19和电容C18接地，所述芯片SG3525的第15引脚与24V电源输出端相接，所述芯片SG3525的第13引脚通过电阻R23与24V电源输出端相接，所述芯片SG3525的第11引脚和第14引脚通过异或门EOR1与三极管Q1的基极相接，所述芯片SG3525的第8引脚通过极性电容C24接地，所述芯片SG3525的第9引脚通过非极性电容C21接地，所述芯片SG3525的第12引脚接地。
上述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述液晶显示电路为LCD1602液晶显示屏。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过设置电流控制电路调节回路电阻达到调节回路电流的目的，当三极管Q10导通，三极管Q11截止时，电池BT1为回路提供电源，电流由b流到a，此时根据安培定则管型铁芯受到左侧磁铁吸引，右侧磁铁排斥，向左移动，接入回路的电阻增大，从而使整个电路电流减小；当三极管Q11导通，三极管Q10截止时，电池BT2为回路提供电源，电流由a流到b，此时根据安培定则管型铁芯受到右侧磁铁吸引，左侧磁铁排斥，向由移动，接入回路的电阻减小，从而使整个电路电流增大；实现自动调节电流的功能，精度高，准确度高，电路简单灵活。
2、本实用新型通过设置电流采样电路和电压采样电路采集换能器超声波信号，采集的电压电流相位参数送入到脉频调制电路中驱动全桥结构的绝缘栅双极型晶体管IGBT，实现电压逆变，达到频率跟踪的目的，同时通过按键设置电路提前设置好电路电流阈值，当采集回来的电流值维持在设定的阈值范围内时，电路工作正常，当采集回来的电流值快速的超过设定的阈值时，微控制器输出低电平，利用三极管截止，从而使整流放大电路和电流控制电路断开，稳定性好。
3、本实用新型通过设置LCD1602液晶显示屏，将电流采样电路和电压采样电路采集的换能器的工作电流电压有效值实时显示出来，显示精度高，便于使用者观察，使用效果好。
4、本实用新型通过设置微控制器模块，采用ARM微处理器LPC2119接收电流采样电路和电压采样电路采集的数据信息，并液晶显示，系统功耗低，精度高，准确度高，电路简单。
5、本实用新型设计新颖合理，结构简单，成本低，操作灵活，实用性强，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，能够手工与自动相结合的调节电路电流且频率跟踪效率高，通过采样电压电流数据实时追踪频率变化并反馈给处理器，并通过保护开关电路对回路进行过流保护，实用性强，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型微控制器模块的电路原理图。
图3为本实用新型整流放大电路的电路原理图。
图4为本实用新型保护开关电路的电路原理图。
图5为本实用新型电流控制电路的电路原理图。
图6为本实用新型可调电阻器的结构示意图。
图7为本实用新型斩波电路、逆变电路和匹配电路的连接示意图。
图8为本实用新型电流采样电路的电路原理图。
图9为本实用新型电压采样电路的电路原理图。
图10为本实用新型脉频调制电路的电路原理图。
图11为本实用新型脉宽调制电路的电路原理图。
图12为本实用新型液晶显示电路的电路原理图。
附图标记说明:
1—整流放大电路； 2—保护开关电路； 3—电流控制电路；
3-1—第二线圈； 3-2—金属滑片； 3-3—导电长杆；
3-4—绝缘短杆； 3-5—绝缘长杆； 3-6—磁铁；
3-7—管状铁芯； 3-8—第一线圈； 3-9—电阻器架；
3-10—杆状铁芯； 4—斩波电路； 5—逆变电路；
6—匹配电路； 7—换能器； 8-1—电压采样电路；
8-2—电流采样电路； 9—液晶显示电路； 10—微控制器模块；
11—脉宽调制电路； 12—脉频调制电路； 13—按键设置电路。
具体实施方式
如图1、图2、图5和图6所示，本实用新型包括微控制器模块10和用于将市电交流电变换为直流电的整流放大电路1，所述微控制器模块10的输入端接有按键设置电路13、电压采样电路8-1和电流采样电路8-2，所述微控制器模块10的输出端接有液晶显示电路9、保护开关电路2、电流控制电路3、脉宽调制电路11和脉频调制电路12，所述保护开关电路2的输入端与所述整流放大电路1的输出端相接，所述整流放大电路1的输出端还接有斩波电路4，所述电流控制电路3与保护开关电路2的输出端相接，所述斩波电路4与电流控制电路3的输出端和脉宽调制电路11的输出端均相接，所述斩波电路4的输出端接有与所述脉频调制电路12输出端相接的逆变电路5，所述逆变电路5的输出端接有匹配电路6，所述电压采样电路8-1和电流采样电路8-2的输入端均与所述匹配电路6的输出端相接，所述匹配电路6的输出端还接有换能器7；
所述微控制器模块10为ARM微处理器LPC2119；所述电流控制电路3由电池BT1、电池BT2、三极管Q10、三极管Q11、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33和可调电阻器组成，所述可调电阻器包括电阻器架3-9、固定连接在电阻器架3-9底部的杆状铁芯3-10、固定连接在电阻器架3-9中部并平行设置在杆状铁芯3-10上方的导电长杆3-3和固定连接在电阻器架3-9顶部且N极相对设置的两个磁铁3-6，两个磁铁3-6通过位于导电长杆3-3上方且与导电长杆3-3平行的绝缘长杆3-5连接，所述绝缘长杆3-5上套装有管状铁芯3-7，所述管状铁芯3-7上缠绕有第一线圈3-8，所述杆状铁芯3-10上缠绕有第二线圈3-1，所述管状铁芯3-7上固定连接有一端朝向杆状铁芯3-10的绝缘短杆3-4，所述绝缘短杆3-4朝向杆状铁芯3-10的一端固定连接有搭接在第二线圈3-1上的金属滑片3-2；所述电阻R30的一端与ARM微处理器LPC2119的第21引脚相接，电阻R30的另一端与三极管Q10的基极相接，所述三极管Q10的集电极通过电阻R29与电池BT1的正极相接，电池BT1的负极输出分两路，一路与电阻R28的一端相接，另一路与第一线圈3-8的一端a相接；电阻R28的另一端输出分三路，一路与三极管Q10的发射极相接，另一路与三极管Q11的发射极相接，第三路与电阻R33的一端相接；所述三极管Q11的基极通过电阻R31与ARM微处理器LPC2119的第22引脚相接，三极管Q11的的集电极通过电阻R32与电池BT2的正极相接，电池BT2的负极输出分两路，一路与电阻R33的另一端相接，另一路与第一线圈3-8的另一端b相接；所述导电长杆3-3的一端DL1为电流控制电路3的输入端，所述第二线圈3-1的一端DL2为电流控制电路3的输出端。
如图3所示，本实施例中，所述整流放大电路1包括变压器T2、型号为OP37的运算放大器U1、型号为OP37的运算放大器U2和型号为OP37的运算放大器U3，所述变压器T2的原边的两端V1和V2分别与市电交流电相接，所述变压器T2的副边同名端与非极性电容C11的一端相接，非极性电容C11的另一端输出分三路，一路与二极管D7的阴极相接，另一路与二极管D8的阳极相接，第三路与非极性电容C14的一端相接；非极性电容C14的另一端输出分两路，一路与二极管D10的阴极相接，另一路与二极管D11的阳极相接；所述变压器T2的副边另一端输出分两路，一路与二极管D7的阳极相接，另一路与非极性电容C12的一端相接；非极性电容C12的另一端输出分三路，一路与二极管D8的阴极相接，另一路与二极管D10的阳极相接，第三路与非极性电容C19的一端相接；非极性电容C19的另一端和二极管D11的阴极的连接端通过电感L4与三极管Q7的基极相接，三极管Q7的发射极通过电阻R6接地，三极管Q7的集电极输入分两路，一路与三极管Q8的基极相接，另一路与电阻R5的一端相接；三极管Q8的发射极输出分两路，一路与电阻R8的一端相接，另一路与电阻R9的一端相接；三极管Q8的集电极输入分两路，一路与三极管Q9的基极相接，另一路与电阻R7的一端相接；三极管Q9的发射极输出分两路，一路与电阻R11的一端相接，另一路与电阻R9的另一端相接；三极管Q9的集电极输入分三路，一路与电阻R10的一端相接，另一路与电阻R12的一端相接，第三路与电阻R13的一端相接；电阻R5的另一端、电阻R7的另一端和电阻R10的另一端均与5V电源输出端相接，电阻R6的另一端、电阻R8的另一端、电阻R11的另一端和电阻R12的另一端均接地，电阻R13的另一端与运算放大器U1的反向输入端相接，所述运算放大器U1的同向输入端接地，运算放大器U1的输出端分两路，一路与滑动电阻R38的一个固定端相接，另一路通过电阻R18与运算放大器U2的反向输入端相接；滑动电阻R38的另一个固定端和滑动端均与运算放大器U1的反向输入端相接，所述运算放大器U2的同向输入端接地，运算放大器U2的输出端分两路，一路与滑动电阻R39的一个固定端相接，另一路与运算放大器U3的同向输入端相接；滑动电阻R39的另一个固定端和滑动端均与运算放大器U2的反向输入端相接，所述运算放大器U3的输出端与电阻R17的一端相接，电阻R17的另一端输出分三路，一路与非极性电容C20的一端相接，另一路与电阻R20的一端相接，第三路为整流放大电路1的第一输出端KG；非极性电容C20的另一端接地，电阻R20的另一端与电阻R21的一端相接，电阻R21的另一端为整流放大电路1的第二输出端KB，所述电阻R20和电阻R21的连接端与运算放大器U3的反向输入端相接。
如图4所示，本实施例中，所述保护开关电路2由三极管Q6、电阻R3和电阻R4组成，所述三极管Q6的基极通过电阻R3与ARM微处理器LPC2119的第32引脚相接，所述三极管Q6的发射极通过电阻R4与整流放大电路1的第一输出端KG相接，所述三极管Q6的集电极与电流控制电路3的输入端相接。
如图7所示，本实施例中，所述斩波电路4由三极管Q1、非极性电容C1、非极性电容C2、非极性电容C5、二极管D3、二极管D4、电阻R1和电感L1组成，所述三极管Q1的集电极输入分四路，一路与电流控制电路3的输出端相接，另一路与非极性电容C1的一端相接，第三路与二极管D3的阴极相接，第四路与电阻R1的一端相接；所述三极管Q1的发射极输出分四路，一路与非极性电容C2的一端相接，另一路与二极管D3的阳极相接，第三路与二极管D4的阴极相接，第四路与电感L1的一端相接；电阻R1的另一端与非极性电容C2的另一端相接，非极性电容C1的另一端和二极管D4的阳极均接地，非极性电容C1的另一端和二极管D4的阳极均与整流放大电路1的第二输出端KB相接，所述电感L1的另一端与非极性电容C5的一端相接，非极性电容C5的另一端接地；
所述逆变电路5由绝缘栅双极型晶体管IGBT1、绝缘栅双极型晶体管IGBT2、绝缘栅双极型晶体管IGBT3、绝缘栅双极型晶体管IGBT4、电感L2、非极性电容C9和电阻R2组成，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极和绝缘栅双极型晶体管IGBT2的集电极均与电感L1和非极性电容C5的连接端相接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极、绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极、绝缘栅双极型晶体管IGBT3的集电极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的集电极的连接端输出分两路，一路通过电感L2与并联的非极性电容C9和电阻R2的一端相接，另一路与并联的非极性电容C9和电阻R2的另一端相接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT3的发射极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的发射极均接地；
所述匹配电路6由变压器T1、电感L3和非极性电容C10组成，所述变压器T1原边的两端分别与并联的非极性电容C9和电阻R2的两端相接，所述变压器T1副边同名端与电感L3的一端相接，电感L3的另一端输出分两路，一路与非极性电容C10的一端相接，另一路为匹配电路6的输出端；所述变压器T1副边的另一端接地，非极性电容C10的另一端接地。
如图8所示，本实施例中，所述电流采样电路8-2包括型号为AD736的芯片U4，所述芯片U4的VIN引脚输入分三路，一路与匹配电路6的输出端相接，另一路与二极管D2的阳极相接，第三路与二极管D1的阳极相接；二极管D2的阴极与+5V电源输出端相接，二极管D1的阴极与-5V电源输出端相接，所述芯片U4的CAV引脚通过非极性电容C3与-5V电源输出端相接，所述芯片U4的Vo引脚输出分两路，一路通过非极性电容C4与芯片U4的CF引脚，另一路与ARM微处理器LPC2119的第39引脚相接；所述芯片U4的COM引脚接地，所述芯片U4的+VS引脚与+5V电源输出端相接，所述芯片U4的-VS引脚与-5V电源输出端相接。
如图9所示，本实施例中，所述电压采样电路8-1包括型号为AD736的芯片U5，所述芯片U5的VIN引脚输入分三路，一路与匹配电路6的输出端相接，另一路与二极管D6的阳极相接，第三路与二极管D5的阳极相接；二极管D6的阴极与+5V电源输出端相接，二极管D5的阴极与-5V电源输出端相接，所述芯片U5的CAV引脚通过非极性电容C7与-5V电源输出端相接，所述芯片U5的Vo引脚输出分两路，一路通过非极性电容C8与芯片U5的CF引脚，另一路与ARM微处理器LPC2119的第38引脚相接；所述芯片U5的Cc引脚通过非极性电容C6与芯片U5的COM引脚相接，所述芯片U5的COM引脚接地，所述芯片U5的+VS引脚与+5V电源输出端相接，所述芯片U5的-VS引脚与-5V电源输出端相接。
如图10所示，本实施例中，所述脉频调制电路12包括芯片CD4046、芯片CD4066、芯片CD40106、芯片CD4049和运算放大器LM393，所述芯片CD4046的第2引脚输出分两路，一路通过电阻R14与芯片CD4066的第2引脚相接，另一路通过串联的电阻R15和非极性电容C13接地；所述芯片CD4066的第1引脚接地，所述芯片CD4066的第13引脚与芯片CD40106的第1引脚相接，所述芯片CD40106的第2引脚输出分三路，一路与可变电阻R34的一端相接，另一路与非极性电容C15的一端相接，第三路通过二极管D9与芯片CD4049的第15引脚相接；可变电阻R34的另一端与5V电源输出端相接，非极性电容C15的另一端接地，所述芯片CD4049的第14引脚与运算放大器LM393的输出端相接，所述运算放大器LM393的同相输入端通过电阻R22与芯片CD4046的第9引脚相接，所述运算放大器LM393的反相输入端通过可变电阻R36接地，所述芯片CD4066的第3引脚与ARM微处理器LPC2119的第37引脚相接，所述芯片CD4066的第4引脚分别与绝缘栅双极型晶体管IGBT1的门极和绝缘栅双极型晶体管IGBT3的门极相接，所述芯片CD4066的第4引脚通过非门NOT1分别与绝缘栅双极型晶体管IGBT2的门极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的门极相接，所述芯片CD4066的第6引脚通过电容C16与芯片CD4066的第7引脚相接，所述芯片CD4066的第5引脚和第8引脚均基地，所述芯片CD4066的第11引脚通过可变电阻R35接地，所述芯片CD4066的第12引脚通过可变电阻R37接地，所述芯片CD4066的第14引脚输出分两路，一路通过电阻R24与5V电源输出端相接，另一路与ARM微处理器LPC2119的第35引脚相接；所述芯片CD4066的第16引脚与5V电源输出端相接。
如图11所示，本实施例中，所述脉宽调制电路11包括芯片SG3525，所述芯片SG3525的第4引脚与ARM微处理器LPC2119的第19引脚相接，所述芯片SG3525的第5引脚通过电容C17接地，所述芯片SG3525的第6引脚通过电阻R16接地，所述芯片SG3525的第7引脚通过串联的电阻R19和电容C18接地，所述芯片SG3525的第15引脚与24V电源输出端相接，所述芯片SG3525的第13引脚通过电阻R23与24V电源输出端相接，所述芯片SG3525的第11引脚和第14引脚通过异或门EOR1与三极管Q1的基极相接，所述芯片SG3525的第8引脚通过极性电容C24接地，所述芯片SG3525的第9引脚通过非极性电容C21接地，所述芯片SG3525的第12引脚接地。
如图12所示，本实施例中，所述液晶显示电路9为LCD1602液晶显示屏。
实际接线中，所述LCD1602液晶显示屏的VSS引脚和VEE引脚均接地，所述LCD1602液晶显示屏的VDD引脚与5V电源输出端相接，所述LCD1602液晶显示屏的RS引脚通过电阻R25与ARM微处理器LPC2119的第8引脚相接，所述LCD1602液晶显示屏的R/W引脚通过电阻R26与ARM微处理器LPC2119的第9引脚相接，所述LCD1602液晶显示屏的E引脚通过电阻R27与ARM微处理器LPC2119的第11引脚相接，所述LCD1602液晶显示屏的D0引脚、D1引脚、D2引脚、D3引脚、D4引脚、D5引脚、D6引脚和D7引脚分别与ARM微处理器LPC2119的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第13引脚、第14引脚和第15引脚相接。
本实用新型使用时，通过整流放大电路1中的变压器T2的原边的两端V1和V2采集市电220V交流电并降压，通过二极管与电容的充电实现整流滤波，再通过三个三极管放大电流提升电压后直流补偿，达到整流放大作用，通过保护开关电路2连接电流控制电路3，使用按键设置电路13提前设置好电路电流电压阈值范围，当微控制器模块10采集到的电流偏大时，微控制器P0.1引脚输出高电平使三极管Q10导通，微控制器P0.2引脚输出低电平三极管Q11截止，电池BT1为回路提供电源，电流由b流到a，此时根据安培定则管型铁芯受到左侧磁铁吸引，右侧磁铁排斥，向左移动，DL1通过导电长杆3-3和金属滑片3-2接入第二线圈3-1长度变长，电流经过DL2被接入电路，电路的电阻增大，从而使整个电路电流减小；当微控制器模块10采集到的电流偏小时，微控制器P0.1引脚输出低电平三极管Q10截止，微控制器P0.2引脚输出高电平三极管Q11导通，电池BT2为回路提供电源，电流由a流到b，此时根据安培定则管型铁芯受到右侧磁铁吸引，左侧磁铁排斥，向由移动，DL1通过导电长杆3-3和金属滑片3-2接入第二线圈3-1长度变短，电流经过DL2被接入电路，接入回路的电阻减小，从而使整个电路电流增大；调节过后的数据经过微控制器驱动脉宽调制电路11使信号通过斩波电路4后变换为平滑的直流电，同时微控制器通过脉频调制电路12驱动全桥IGBT逆变器使平滑的直流电变换为交流电，并利用匹配电路6中的高频变压器T1输出的交流信号激励换能器7振动，电压采样电路8-1和电流采样电路8-2从换能器7侧采集工作电压电流数据，当采集回来的电流值快速的超过设定的阈值时，微控制器P1.24引脚输出低电平，利用三极管Q6截止，从而使整流放大电路1和电流控制电路3断开，保护超声波电源控制系统安全可靠，液晶显示电路9使用LCD液晶显示屏可将电流采样电路和电压采样电路采集的换能器的工作电流电压有效值实时显示出来，使用效果好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：包括微控制器模块(10)和用于将市电交流电变换为直流电的整流放大电路(1)，所述微控制器模块(10)的输入端接有按键设置电路(13)、电压采样电路(8-1)和电流采样电路(8-2)，所述微控制器模块(10)的输出端接有液晶显示电路(9)、保护开关电路(2)、电流控制电路(3)、脉宽调制电路(11)和脉频调制电路(12)，所述保护开关电路(2)的输入端与所述整流放大电路(1)的输出端相接，所述整流放大电路(1)的输出端还接有斩波电路(4)，所述电流控制电路(3)与保护开关电路(2)的输出端相接，所述斩波电路(4)与电流控制电路(3)的输出端和脉宽调制电路(11)的输出端均相接，所述斩波电路(4)的输出端接有与所述脉频调制电路(12)输出端相接的逆变电路(5)，所述逆变电路(5)的输出端接有匹配电路(6)，所述电压采样电路(8-1)和电流采样电路(8-2)的输入端均与所述匹配电路(6)的输出端相接，所述匹配电路(6)的输出端还接有换能器(7)；
所述微控制器模块(10)为ARM微处理器LPC2119；所述电流控制电路(3)由电池BT1、电池BT2、三极管Q10、三极管Q11、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33和可调电阻器组成，所述可调电阻器包括电阻器架(3-9)、固定连接在电阻器架(3-9)底部的杆状铁芯(3-10)、固定连接在电阻器架(3-9)中部并平行设置在杆状铁芯(3-10)上方的导电长杆(3-3)和固定连接在电阻器架(3-9)顶部且N极相对设置的两个磁铁(3-6)，两个磁铁(3-6)通过位于导电长杆(3-3)上方且与导电长杆(3-3)平行的绝缘长杆(3-5)连接，所述绝缘长杆(3-5)上套装有管状铁芯(3-7)，所述管状铁芯(3-7)上缠绕有第一线圈(3-8)，所述杆状铁芯(3-10)上缠绕有第二线圈(3-1)，所述管状铁芯(3-7)上固定连接有一端朝向杆状铁芯(3-10)的绝缘短杆(3-4)，所述绝缘短杆(3-4)朝向杆状铁芯(3-10)的一端固定连接有搭接在第二线圈(3-1)上的金属滑片(3-2)；所述电阻R30的一端与ARM微处理器LPC2119的第21引脚相接，电阻R30的另一端与三极管Q10的基极相接，所述三极管Q10的集电极通过电阻R29与电池BT1的正极相接，电池BT1的负极输出分两路，一路与电阻R28的一端相接，另一路与第一线圈(3-8)的一端a相接；电阻R28的另一端输出分三路，一路与三极管Q10的发射极相接，另一路与三极管Q11的发射极相接，第三路与电阻R33的一端相接；所述三极管Q11的基极通过电阻R31与ARM微处理器LPC2119的第22引脚相接，三极管Q11的的集电极通过电阻R32与电池BT2的正极相接，电池BT2的负极输出分两路，一路与电阻R33的另一端相接，另一路与第一线圈(3-8)的另一端b相接；所述导电长杆(3-3)的一端DL1为电流控制电路(3)的输入端，所述第二线圈(3-1)的一端DL2为电流控制电路(3)的输出端。
2.按照权利要求1所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述整流放大电路(1)包括变压器T2、型号为OP37的运算放大器U1、型号为OP37的运算放大器U2和型号为OP37的运算放大器U3，所述变压器T2的原边的两端V1和V2分别与市电交流电相接，所述变压器T2的副边同名端与非极性电容C11的一端相接，非极性电容C11的另一端输出分三路，一路与二极管D7的阴极相接，另一路与二极管D8的阳极相接，第三路与非极性电容C14的一端相接；非极性电容C14的另一端输出分两路，一路与二极管D10的阴极相接，另一路与二极管D11的阳极相接；所述变压器T2的副边另一端输出分两路，一路与二极管D7的阳极相接，另一路与非极性电容C12的一端相接；非极性电容C12的另一端输出分三路，一路与二极管D8的阴极相接，另一路与二极管D10的阳极相接，第三路与非极性电容C19的一端相接；非极性电容C19的另一端和二极管D11的阴极的连接端通过电感L4与三极管Q7的基极相接，三极管Q7的发射极通过电阻R6接地，三极管Q7的集电极输入分两路，一路与三极管Q8的基极相接，另一路与电阻R5的一端相接；三极管Q8的发射极输出分两路，一路与电阻R8的一端相接，另一路与电阻R9的一端相接；三极管Q8的集电极输入分两路，一路与三极管Q9的基极相接，另一路与电阻R7的一端相接；三极管Q9的发射极输出分两路，一路与电阻R11的一端相接，另一路与电阻R9的另一端相接；三极管Q9的集电极输入分三路，一路与电阻R10的一端相接，另一路与电阻R12的一端相接，第三路与电阻R13的一端相接；电阻R5的另一端、电阻R7的另一端和电阻R10的另一端均与5V电源输出端相接，电阻R6的另一端、电阻R8的另一端、电阻R11的另一端和电阻R12的另一端均接地，电阻R13的另一端与运算放大器U1的反向输入端相接，所述运算放大器U1的同向输入端接地，运算放大器U1的输出端分两路，一路与滑动电阻R38的一个固定端相接，另一路通过电阻R18与运算放大器U2的反向输入端相接；滑动电阻R38的另一个固定端和滑动端均与运算放大器U1的反向输入端相接，所述运算放大器U2的同向输入端接地，运算放大器U2的输出端分两路，一路与滑动电阻R39的一个固定端相接，另一路与运算放大器U3的同向输入端相接；滑动电阻R39的另一个固定端和滑动端均与运算放大器U2的反向输入端相接，所述运算放大器U3的输出端与电阻R17的一端相接，电阻R17的另一端输出分三路，一路与非极性电容C20的一端相接，另一路与电阻R20的一端相接，第三路为整流放大电路(1)的第一输出端KG；非极性电容C20的另一端接地，电阻R20的另一端与电阻R21的一端相接，电阻R21的另一端为整流放大电路(1)的第二输出端KB，所述电阻R20和电阻R21的连接端与运算放大器U3的反向输入端相接。
3.按照权利要求1所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述保护开关电路(2)由三极管Q6、电阻R3和电阻R4组成，所述三极管Q6的基极通过电阻R3与ARM微处理器LPC2119的第32引脚相接，所述三极管Q6的发射极通过电阻R4与整流放大电路(1)的第一输出端KG相接，所述三极管Q6的集电极与电流控制电路(3)的输入端相接。
4.按照权利要求1所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述斩波电路(4)由三极管Q1、非极性电容C1、非极性电容C2、非极性电容C5、二极管D3、二极管D4、电阻R1和电感L1组成，所述三极管Q1的集电极输入分四路，一路与电流控制电路(3)的输出端相接，另一路与非极性电容C1的一端相接，第三路与二极管D3的阴极相接，第四路与电阻R1的一端相接；所述三极管Q1的发射极输出分四路，一路与非极性电容C2的一端相接，另一路与二极管D3的阳极相接，第三路与二极管D4的阴极相接，第四路与电感L1的一端相接；电阻R1的另一端与非极性电容C2的另一端相接，非极性电容C1的另一端和二极管D4的阳极均接地，非极性电容C1的另一端和二极管D4的阳极均与整流放大电路(1)的第二输出端KB相接，所述电感L1的另一端与非极性电容C5的一端相接，非极性电容C5的另一端接地；
所述逆变电路(5)由绝缘栅双极型晶体管IGBT1、绝缘栅双极型晶体管IGBT2、绝缘栅双极型晶体管IGBT3、绝缘栅双极型晶体管IGBT4、电感L2、非极性电容C9和电阻R2组成，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极和绝缘栅双极型晶体管IGBT2的集电极均与电感L1和非极性电容C5的连接端相接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极、绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极、绝缘栅双极型晶体管IGBT3的集电极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的集电极的连接端输出分两路，一路通过电感L2与并联的非极性电容C9和电阻R2的一端相接，另一路与并联的非极性电容C9和电阻R2的另一端相接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT3的发射极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的发射极均接地；
所述匹配电路(6)由变压器T1、电感L3和非极性电容C10组成，所述变压器T1原边的两端分别与并联的非极性电容C9和电阻R2的两端相接，所述变压器T1副边同名端与电感L3的一端相接，电感L3的另一端输出分两路，一路与非极性电容C10的一端相接，另一路为匹配电路(6)的输出端；所述变压器T1副边的另一端接地，非极性电容C10的另一端接地。
5.按照权利要求4所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述电流采样电路(8-2)包括型号为AD736的芯片U4，所述芯片U4的VIN引脚输入分三路，一路与匹配电路(6)的输出端相接，另一路与二极管D2的阳极相接，第三路与二极管D1的阳极相接；二极管D2的阴极与+5V电源输出端相接，二极管D1的阴极与-5V电源输出端相接，所述芯片U4的CAV引脚通过非极性电容C3与-5V电源输出端相接，所述芯片U4的Vo引脚输出分两路，一路通过非极性电容C4与芯片U4的CF引脚，另一路与ARM微处理器LPC2119的第39引脚相接；所述芯片U4的COM引脚接地，所述芯片U4的+VS引脚与+5V电源输出端相接，所述芯片U4的-VS引脚与-5V电源输出端相接。
6.按照权利要求4所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述电压采样电路(8-1)包括型号为AD736的芯片U5，所述芯片U5的VIN引脚输入分三路，一路与匹配电路(6)的输出端相接，另一路与二极管D6的阳极相接，第三路与二极管D5的阳极相接；二极管D6的阴极与+5V电源输出端相接，二极管D5的阴极与-5V电源输出端相接，所述芯片U5的CAV引脚通过非极性电容C7与-5V电源输出端相接，所述芯片U5的Vo引脚输出分两路，一路通过非极性电容C8与芯片U5的CF引脚，另一路与ARM微处理器LPC2119的第38引脚相接；所述芯片U5的Cc引脚通过非极性电容C6与芯片U5的COM引脚相接，所述芯片U5的COM引脚接地，所述芯片U5的+VS引脚与+5V电源输出端相接，所述芯片U5的-VS引脚与-5V电源输出端相接。
7.按照权利要求4所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述脉频调制电路(12)包括芯片CD4046、芯片CD4066、芯片CD40106、芯片CD4049和运算放大器LM393，所述芯片CD4046的第2引脚输出分两路，一路通过电阻R14与芯片CD4066的第2引脚相接，另一路通过串联的电阻R15和非极性电容C13接地；所述芯片CD4066的第1引脚接地，所述芯片CD4066的第13引脚与芯片CD40106的第1引脚相接，所述芯片CD40106的第2引脚输出分三路，一路与可变电阻R34的一端相接，另一路与非极性电容C15的一端相接，第三路通过二极管D9与芯片CD4049的第15引脚相接；可变电阻R34的另一端与5V电源输出端相接，非极性电容C15的另一端接地，所述芯片CD4049的第14引脚与运算放大器LM393的输出端相接，所述运算放大器LM393的同相输入端通过电阻R22与芯片CD4046的第9引脚相接，所述运算放大器LM393的反相输入端通过可变电阻R36接地，所述芯片CD4066的第3引脚与ARM微处理器LPC2119的第37引脚相接，所述芯片CD4066的第4引脚分别与绝缘栅双极型晶体管IGBT1的门极和绝缘栅双极型晶体管IGBT3的门极相接，所述芯片CD4066的第4引脚通过非门NOT1分别与绝缘栅双极型晶体管IGBT2的门极和绝缘栅双极型晶体管IGBT4的门极相接，所述芯片CD4066的第6引脚通过电容C16与芯片CD4066的第7引脚相接，所述芯片CD4066的第5引脚和第8引脚均基地，所述芯片CD4066的第11引脚通过可变电阻R35接地，所述芯片CD4066的第12引脚通过可变电阻R37接地，所述芯片CD4066的第14引脚输出分两路，一路通过电阻R24与5V电源输出端相接，另一路与ARM微处理器LPC2119的第35引脚相接；所述芯片CD4066的第16引脚与5V电源输出端相接。
8.按照权利要求4所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述脉宽调制电路(11)包括芯片SG3525，所述芯片SG3525的第4引脚与ARM微处理器LPC2119的第19引脚相接，所述芯片SG3525的第5引脚通过电容C17接地，所述芯片SG3525的第6引脚通过电阻R16接地，所述芯片SG3525的第7引脚通过串联的电阻R19和电容C18接地，所述芯片SG3525的第15引脚与24V电源输出端相接，所述芯片SG3525的第13引脚通过电阻R23与24V电源输出端相接，所述芯片SG3525的第11引脚和第14引脚通过异或门EOR1与三极管Q1的基极相接，所述芯片SG3525的第8引脚通过极性电容C24接地，所述芯片SG3525的第9引脚通过非极性电容C21接地，所述芯片SG3525的第12引脚接地。
9.按照权利要求1所述的一种芯片外引线键合超声波电源控制系统，其特征在于：所述液晶显示电路(9)为LCD1602液晶显示屏。
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