京華超音波公司歷經5年研發,於2012/6月推出的新一代超音波系統,採用全橋IGBT模組做為功率轉換元件以取代傳統功率晶體,改善傳統超音波系統負載熔接特性、負載振幅維持率及焊頭起振特性,提高產品熔接品質。配置在京華超音波的塑膠熔接機、金屬熔接機系列產品上,可提升高品質的超音波熔接技術及服務,此技術之開發成功,讓京華超音波在高端之超音波應用上,完全與歐美Branson、Duken、Telsonic、Rinco、KLN、Mecasonic一流品牌,技術同步,領先台灣及中國同業至少10年以上。
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京華超音波公司董事長李清分表示,新一代超音波系統的優
勢是更換超音波焊頭時,自動控制諧振頻率,免手調頻率及避免
焊頭溫升導致頻率偏移。採用全橋IGBT模組取代傳統功率晶體,
提高switching時的電流及轉換效率,使超音波振動子約提高15
%振幅量,與傳統系統配置相同增益比的booster時可得到較高
振幅,焊頭設計增益比可適度下降,得到較佳的熔接效果及增長
焊頭壽命。以IGBT最大導通直流電壓及由小變大的脈波寬度,搭
配脈波由小變大的時間,觸發IGBT
switching,可降低超音波起
振時的高壓,相對降低焊頭起振時的顫抖。新系統後級諧振線路
阻抗,匹配於負載時的特性,其負載熔接時的振幅會比空載時提
高約15%。
新超音波系統介紹
新一代超音波系統將配置於京華超音波公司塑膠熔接機、
金屬熔接機系列產品、為業界提供高品質的超音波熔接技術及
服務。
新超音波系統與傳統系統差異性及特點說明
項次
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新超音波系統
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傳統超音波系統
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新系統優勢
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諧振頻率控制
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超音波頻率相位自動鎖定技術
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手動調頻線圈調整
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1、更換超音波焊頭時,自
動控制諧振頻率,免手
調頻率。
2、避免焊頭溫昇導致頻率
偏移,影響熔接特性。
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超音波switching主功率元件
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全橋式IGBT模組
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多顆功率晶體並聯
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1、採用IGBT模組改善多顆
功率晶體並聯後, switching時,每顆功率
晶體開關速度不同而燒
毀。
2、IGBT模組耐電流特性較
佳。
3、縮小switching線路體
積。
4、提升switching轉換效
率。
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超音波switching線路
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電源單相全橋式交換線路
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電源單相半橋式交換線路
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1、採用全橋式交換線路,
提高switching時的電
流及轉換效率,因此可
在輸出變壓器圈數比較
低時,使超音波振動子
得到較高的振幅,與傳
統系統比較約高出15%
的振幅量。
2、因有以上特性因此:
a、與傳統半橋系統配
置相同增益比之
booster時可得到較
高振幅,焊頭設計增
益比可適度下降,得
到較佳的熔接效果及
增長焊頭壽命。
b、熔接需高振幅場合時
以相同焊頭及相同增
益比booster下,可比
原系統提高15%的振幅
量。
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超音波焊頭起振斜率控制線路
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PWM寬度方式控制全橋式IGBT模組
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自激振盪起振方式
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1、PWM:以IGBT最大導通直
流電壓及由小變大的脈波
寬度,搭配脈波由小變大
的時間,觸發IGBT
switching,來降低超音
波振動子起振時的高壓,
亦相對降低焊頭起振時的
顫抖。
2、原系統的缺點為:超音
波起振由振動部組的焊
頭Q值決定起振特性,高
Q值(高振幅增益比、子
母HORN…等種類焊頭),
在傳統超音波系統起振電
壓高,容易產生起振時的
顫抖,影響焊頭壽命及熔
接效果。
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超音波功率振幅大小控制
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PWM寬度方式控制超音波功率及振幅大小(振幅調整線性控制)
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SCR觸發角度或變更輸出變壓器圈數比,控制超音波功率及振幅大小(振幅調整非線性控制)
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1、新系統以觸發 IGBT脈波
的寬度控制超音波振幅
及功率,由於以軟硬體
控制因此可得面板VR旋
鈕的線性振幅調整(以2
倍 BOOSTER 為例,VR調
整50%(振幅約16µ),75%
(振幅約24µ),100%(振幅
約32µ)。
2、傳統系統以VR的調整電壓
控制SCR的觸發角度,以
控制AC電壓的來源大小或
變更輸出變壓器2次側圈
數比,控制超音波振幅及
功率大小,除了振幅非線
性外,振幅大小變化範圍
亦較小。
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超音波系統後級線路阻抗匹配
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匹配於負載特性
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匹配於空載特性
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1、新系統後級諧振線路阻抗
,匹配於負載時的特性,
因此其負載熔接時的振幅
會比空載時提高約10%。
2、傳統系統後級諧振線路阻
抗匹配於空載時的特性,
因此其負載熔接時的振幅
會比空載時降低約5~10%
。
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新超音波系統由於以上所述的特殊設計技術,因此具備以下特點
新超音波系統十大特點:
1、自動超音波焊頭頻率控制、免調焊頭諧振點
2、特殊線路設計,補償負載熔接振幅,提高熔接能力
3、採用全橋式IGBT模組作為功率驅動元件,提升耐用性
4、PWM技術,控制超音波振幅、50%~100%線性調整
5、PWM技術,控制超音波起振特性,降低高壓起振時焊頭的抖動
以保護焊頭
6、9段超音波斜率起振控制,以適應不同特性焊頭
7、LCD顯示超音波頻率及振幅百分比,一目瞭然
8、超音波頻率偏移及高電壓過載保護
9、自動控頻技術,避免焊頭溫昇導致頻率偏移,影響熔接特性
10、開機自動超音波檢測