超声波电源、超声波换能器、超声波模具的匹配问题

超声波换能器与超声波电源发生器的频率、功率、阻抗、容抗的匹配

　　让超声波换能器和超声波发生器驱动电源、超声波模具良好配合以形成一台完整的超声波设备可以简称为匹配。由于匹配对整机性能的影响是决定性的，无论怎样强调匹配的重要性都不为过。匹配最主要考虑的因素是超声波换能器的电容量，其次是换能器的频率。

　　需要强调的是，超声波换能器本身不是一个能量发生器，它只是一个能量转换器。是将电能转换为声能 ( 机械能 ) ，在输入 ( 驱动电源 ) ，输出 (增幅器，超声波模具 ) 良好匹配的前提下，它可以转换（输出）很大的能量。

　　输入匹配是指换能器与超声波电源的匹配，若输出匹配好而输入匹配不好，则表现为换能器无力，焊不牢。若输出匹配不好而输入匹配好，则换能器会过载，造成晶片错位开裂，破碎，螺杆断，铝裂或烧电箱功率管。举个例子，就像汽车在空挡状态下猛踩油门，发动机肯定容易损坏的。

        超声波换能器与驱动电源的匹配主要有 4 个方面，即阻抗匹配、频率匹配、功率匹配、容抗匹配。

　　频率匹配同样也非常重要。这首先是因为超声换能器只能工作在他的谐振频率点，所以驱动电源、变幅杆、焊接模具（工具头）都应该在这个频率下工作。一般而言，我们希望这个差别最大不超过 ± 0.1khz ，能小一点就更好。 我们强烈建议您配套焊接模具（焊头）的频率低于振动子频率 0.1khz 左右（小信号频率）。也就是说，若原振动子小信号测量的频率是 14.85 khz ，则连上模具后再测频率为 14.75 khz 最为理想。 同时就应考虑到，超声波换能器接上变幅杆和模具头后，系统的谐振频率峰会变得很尖锐，也即带宽很窄，机械品质因数很大，频率偏移一点都会造成阻抗很大的增加。表现在驱动电源上就是电源（振幅表电功率）很大或过载保护。若刚好这时是空载调机，则很可能会造成晶片错位，晶片裂或中心螺杆断。

　　功率匹配和阻抗匹配主要是考虑到超声波焊接系统是间隙式工作，负载变化极大，焊接时要有足够的功率输出，空载时要控制在最小振幅。否则，就像前面提到的，空载时输入很大，则损坏换能器。满载时功率上不去，焊不牢还是没用的。