隨著新理論、新器件、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)或成熟，功率超聲技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各個部門中日益廣泛應(yīng)用。超聲波電源為超聲波換能器提供電能，超聲波換能器將電能轉(zhuǎn)換為動能，完成超聲波清洗、防垢除垢等功能。本文主要對高頻超聲波電源進(jìn)行了理論分析與設(shè)計。
首先對超聲波電源基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，提出了超聲波電源功放電路可以采用的三種方案：半橋功率放大電路、全橋功率放大電路、推挽功率放大電路。通過對比分析了各種方案的優(yōu)點和缺點，確定了超聲波電源功率放大電路的方案。針對超聲波電源的具體要求，設(shè)計了整流濾波電路，功率放大電路、驅(qū)動電路、緩沖電路、功率反饋電路、保護(hù)電路。其中，給出了整流濾波電路和功率放大電路的參數(shù)計算。
其次對超聲波換能器的特性進(jìn)行了分析，介紹了超聲波換能器的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率。然后對幾種常用的匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析，包括單個電感的匹配、電感-電容匹配、改進(jìn)的電感-電容匹配，分析了其優(yōu)點和缺點。
然后由于超聲波電源需具有性能高、功率大、成本低的特點，要求能較好適應(yīng)超聲波換能器阻抗變化、頻率漂移等所帶來的疑難問題。本文介紹了超聲波電源幾種常見的頻率跟蹤方案。本文研究的是一種傳統(tǒng)的自激式超聲波電源，串聯(lián)諧振頻率在20KHz左右，頻率跟蹤采用負(fù)載分壓式反饋系統(tǒng)，在以前手動調(diào)節(jié)電感的基礎(chǔ)上，通過在反饋回路添加通過AVR單片機(jī)控制數(shù)字電感來跟蹤超聲波換能器的諧振頻率，易操作，能穩(wěn)定運行。
最后在理論設(shè)計的基礎(chǔ)上，對超聲波電源各個組成電路進(jìn)行了實際制作，在超聲波電源與超聲波換能器匹配無誤、工作穩(wěn)定后，對有關(guān)電路進(jìn)行了現(xiàn)場試驗驗證。實驗結(jié)果表明，該超聲波電源具有一定的使用價值。
