自激式
交流電直流濾波後為兩隻開關管TR1和TR2串聯供電，輸出脈沖是變量的推挽電路，由于兩管處于推挽脈沖工作狀态，消耗小，發熱低，使可靠性大為提高。另外超聲波換能器作為正反饋元件，其有固有諧振頻率點上的阻抗低，因而震蕩頻率始終使換能器處理諧振狀态，即使超聲波換能器負載工作中其諧振頻率有所變化，電路也能自動跟蹤，無需人為調節。
它激式
他激式電源結構上主要包括兩部分，前級是振蕩器，後級是放大器。一般通過輸出變壓器耦合，把超聲能量加到換能器上。他激方式的電路由兩部分組成，既信号源部分和信号放大部分。
簡述
超聲波發生器作用是把市電轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信号，驅動超聲波換能器工作。大功率超聲波電源從轉換效率方面考慮一般采用開關電源的電路形式。超聲波電源分為自激式和它激式電源，自激式電源稱為超聲波模拟電源，它激式電源稱為超聲波發生器。
超聲波發生器采用世界領先的他激式震蕩電路結構，較自激式震蕩電路自身消耗小、效率高、輸出能量大（10%以上）。
超聲波放大電路形式采用線性放大電路和開關電源電路。
開關電源電路的優點：轉換效率高，因此大功率超聲波電源采用此形式。
原理
超聲波發生器可産生一個特定頻率的信号，這個信号可以是正弦交流脈沖信号，這個特定頻率跟随着換能器工作的頻率，使換能器始終在諧振頻率工作。
超聲波設備一般使用的超聲波頻率為20KHz、25KHz、28KHz、35KHz、40KHz、50KHz、60KHz、100KHz或以上尚未大量使用。
反饋信号
完善的超聲波發生器有反饋環節，主要提供以下二個方面的反饋信号：振幅信号反饋、頻率跟蹤反饋。
振幅信号
在工業生産中超聲波換能器工作過程中即使頻率跟蹤良好，超聲波發生器供入交流電壓的變化、超聲波從空載到負載從幾十瓦到幾千瓦在幾毫秒内瞬間變化，使得超聲波換能器的振幅和功率随之改變換能器達不到高效工作狀态，使得超聲波加工出來的産品不一緻，對于超聲波設備普遍存在的問題。為了适應工業生産過程中，發生器傳輸給換能器的超聲頻電能不受負載功率與及輸入電壓的變化而改變發生器在1毫秒内自動調整振幅，及恒定振幅功能。
頻率跟蹤
超聲波發生器是超聲設備的重要組成部分，擔負着向超聲換能器提供超聲頻電能的任務。為了使換能器有效率地工作．不但要求發生器提供的電能有足夠的功率，而且要求其頻率與換能器的諧振頻率一緻。通常，換能器的諧振頻率會由于發熱、負載變化、老化等原因發生改變．對于超聲波設備來說，這種現象尤為顯著。因為除了換能器自身的損耗引起發熱，焊頭工具頭發熱是難以避免的．所有這些因素都會引起換能器諧振頻率的漂移。如不及時調整發生器的振蕩頻率，換能器的工作狀态就會變化．輕則效率下降．重則停止振動。用手動(即人工)方式調整頻率不但效率低下．而且不适應自動化生産的要求．因此，需要發生器具有自動調節頻率的性能，即通常稱作頻率跟蹤或者頻率自适應功能。
優點
1.超聲波發生器能監控大功率超聲波系統的工作頻率、振幅、功率；
2.能夠根據用戶不同要求，實時調整各種參數：如振幅、功率、運行時間等；
3.頻率微調：調整發生器頻率與換能器頻率更加接近；
4.驅動特性：滿足各類超聲波工具頭（焊頭）啟動特性，防止工具頭（焊頭）振裂。
4.自動跟頻：發生器一旦搜索到換能器頻率，就可以連續作業而無需對發生器進行頻率調節。
5.振幅控制：換能器工作過程中負載發生變化時，能迅速的自動調整驅動，确保換能器能得到最有效的頻率電能，保持工具頭（焊頭）振幅。
6.電壓補償：當輸入外界電壓變化時，發生器能迅速響應調節驅動，确保換能器能得到最有效的頻率電能，保持工具頭（焊頭）振幅、功率穩定輸出。
6.系統保護：系統在不适宜的操作環境下工作時，發生器将停止工作并報警顯示，保護設備不受損壞。
7.振幅調整：振幅可在工作過程中瞬間增加或減少，振幅的設置範圍：0%——100%。
8.自動搜頻：可以自動測定工具頭的工作頻率并儲存。
分類
綜述
可分為頻率可調超聲波發生器、100W/300W超聲波發生器、小功率超聲波發生器、高頻超聲波發生器、大功能超聲波發生器、數字顯示超聲波發生器。
頻率可調
新式，功率從"0"——3000瓦功率可調，頻率從20KHZ——40KHZ可調的超聲波發生器。
使用換能器不同，超聲波發生器都可共用。
結構合理，做到防潮、防沖擊、防燒管、操作簡單。從沒有使用過超聲波清洗機，對頻率功率不了解的人，隻要有點電工常識的人都一看就會。
發生器
随着現代電子技術，特别是微處理器(uP)及信号處理器(DSP)的發展，超聲波發生器的功能越來越強大，但不管如何變化，其核心功能應該是如下所述的内容，隻是每部分在實現時技術不同而已。
超聲波發生器來産生一個特定頻率的信号，這個信号可以是正弦信号，也可以是脈沖信号，這個特定頻率就是超聲波換能器的頻率，一般在超聲波設備中使用到的超聲波頻率為25KHz、28KHz、35KHz、40KHz；100KHz
相信使用面會逐步擴大．比較完善的超聲波發生器還應有反饋環節，主要提供二個方面的反饋信号：
第一個是提供輸出功率信号，我們知道當超聲波發生器的供電電源（電壓）發生變化時．超聲波發生器的輸出功率也會發生變化，這時反映在超聲波換能器上就是機械振動忽大忽小，導緻清洗效果不穩定．因此需要穩定輸出功率，通過功率反饋信号相應調整功率放大器，使得功率放大穩定。
第二個是提供頻率跟蹤信号．當超聲波換能器工作在諧振頻率點時其效率最高，工作最穩定，而超聲波換能器的諧振頻率點會由于裝配原因和工作老化後改變，當然這種改變的頻率隻是漂移，變化不是很大，頻率跟蹤信号可以控制信号超聲波發生器，使信号超聲波發生器的頻率在一定範圍内跟蹤超聲波換能器的諧振頻率點．讓超
聲波發生器工作在最佳狀态。
控制箱
超聲波内置發生器，一體式超聲波發生器。
一．性能簡小功率超聲波發生器介：控制箱采用微電腦控制下的它激式線路，頻率自動跟蹤及掃頻工作方式等先進技術。與傳統控制箱相比，具有工作穩定可靠、超聲功率連續可調，能最大限度地發揮換能器的潛能。工作頻率自動跟蹤，使輸出匹配更佳，功率更加強勁，效率更高。獨特的掃頻工作方式，使清洗液在掃頻的作用下形成一股細小的回流，及時把超聲剝離下來的污垢帶離工件表面，從而達到更快速、更徹底的清洗效果，超聲清洗效率更高。同時，具有完善的保護功能：過熱保護和過流保護，工作更加可靠。小功率超聲波發生器配合數碼功率調整可适應各種不同的清洗要求。
二．主要技術指标：工作電壓：220V10%額定功率100W200W300W工作頻率：28KHz40KHZ時間
控制：0--59分59秒功率控制範圍：0-100%
适用于：小功率超聲波清洗機，家用清洗機，内置發生器型超聲波機。
高頻發生器
一．性能簡介：
控制箱采用微電腦控制下的它激式線路，頻率自動跟蹤及掃頻工作方式等先進技術。與傳統控制箱相比，具有工作穩定可靠、超聲功率連續可調，能最大限度地發揮換能器的潛能。工作頻率自動跟蹤，使輸出匹配更佳，功率更加強勁，效率更高。獨特的掃頻工作方式，使清洗液在掃頻的作用下形成一股細小的回流，及時把超聲剝
離下來的污垢帶離工件表面，從而達到更快速、更徹底的清洗效果，超聲清洗效率更高。同時，具有完善的保護
功能：過熱保護和過流保護，工作更加可靠。
工作電壓：220V10%額定功率600W900W1200W1500W1800W2400W2700W工作電流2.5A3.5A4.5A5A工作電流：請注意，設備不能在長時間在大于額定電流的狀态下運行環境溫度：0-40C°相對濕度：40%--90%
工作頻率：25KHZ28KHz40KHZ35KHZ68KHZ120KHZ時間控制：0--59分59秒功率控制範圍：0-100%16級數控調節機内過熱保護：65C°外型尺寸：LxWxH=300x360x150。
機械式
由超聲波發生器産生的高于28KHZ音頻電信号，通過換能器的壓電逆效應轉換成同頻率的機械振蕩，并以超音頻縱波的形式在清洗液中輻射。由于超音頻縱波傳播的正壓和負壓交替作用，産生無數超過1000個大氣壓的微小氣泡并随時爆破，形成對清洗物表面的細微局部高壓轟擊，使物體表面及縫隙之中的污垢迅速剝落，這就是超
聲波清洗所特有的“空化效應”。
概述
傳統的A類、B類、C類放大器是把有源器件(例如晶體管為讨論對象)作為電流源工作。在這些放大器中，晶體管工作在伏安特性曲線的有源區。集電極電流受基極激勵信号控制作相應變化，而集電極電壓是正弦波或正弦波的一部分。因此集電極在信号一周内同時存在頗大的電流和電壓。要消耗相當一部分功率，這就是傳統放大器的能量轉換效率受限制的主要原因。開關模式放大器在提高放大器效率方面做了質的改革，它把有源器件作為接通/斷開的開關運用。晶體管工作在伏安特性曲線的飽和區或截止區。當晶體管被激勵而接通時進入飽和區，斷開時進入截止區。由于晶體管飽和壓降很低，集電極功耗降到最低限度，提高了放大器的能量轉換效率。一般在理想的晶體管條件下(飽和壓降為零，飽和電阻為零．斷開電阻為無窮大，開關時間為零)，屬于開關模式工作的D類放大器，理論效率為100%，實際效率可達90%以上。而通常的A類放大器效率隻有50%，B類效率為78．5%。從而可以看出開關模式功率放大器在功率超聲的應用中具有相當大的實際意義。
實際使用中大多數的超聲波發生器都是b,c類放大器，c類居多，部分特殊用途的設計為b類。
D類功率放大器
推挽式D類功率放大器如圖1．35所示，輸入激勵信号使一管導通時另一管截止，導通截止時間各占交流半周期。這種放大器有兩種組态，一種是電壓開關放大器圖1，35(a)；另一種是電流開關放大器(圖1．35(b))。在電壓開關組态中，晶體管作為電壓開關工作，集電極電壓為方波，串聯調諧電路隻讓基波電流通過。因此輸出電壓為集電極電壓的基波分量，集電極電流為半個正弦波。在電流開關組态中，晶體管起電流開關作用。扼流圈L、，維持恒定的直流饋電電流，集電極電流為方波，而集電極電壓為半個正弦波。
這裡着重介紹電壓開關型放大器。在功率超聲中電壓型開關放大器用得較多，其原因：
一、是從飽和損耗來看．電壓開關放大器通常比電流開關放大器小，因為電壓開關放大器中晶體管電流僅在180。飽和期間是大的，而在電流開關放大器中，整個導通角内保持峰值集電極電流；另外方波電流時的飽和電壓往往要大于正弦電流下的飽和電壓；
二、電流開關型的效率比電壓開關型放大器低。但電流開關放大器取得功率的能力要強些；
三、是在電流開關電路中，當負載R突然斷開時所出現的瞬态效應，會使開關承受較高的浪湧電壓，因此降低了開關元件伏安容量的利用率。同時給設計者帶來一定的麻煩。
四、是用相同開關元件，電流開關電路比電壓開關電路的選用電源電壓要低n倍，電源供出的電流大x倍。
五、是負載失調時，通過電壓開關的電流變小，通過電流開關的電流變大。如果設計要求發生器能在一定的失調範圍内工作，則電流開關電路對晶體管伏安容量的利用率又要降低好多。
然而以上兩種開關放大器其基本形式的輸出特性都是恒壓源性質，同時在固定負載下，伏安容量利用率相等。用相同的開關元件可以得到相同的輸出功率。
必須注意的是，無論開關如何連接，隻要它們“開關出來的”是電壓源，即隻要它們是用作電壓開關的，那麼，它們的負載隻能是一個串聯諧振電路。這是因為電容在這裡不允許作為“開關出來的”方波電壓源的負載。否則，由于電容對高次諧波的短路作用．會給開關帶來危害。
串聯開關電路和并聯開關電路的原理是完全一樣的。因此設計也是類同的，僅有的區别在于電源電壓的選擇方面。如果開關元件所能承受的電流和電壓是一定的，那麼并聯接法比串聯接法所選用的電源電壓應低一倍，而電源供出的電流應大一倍，舉例來說，如果用串聯開關選220V電壓消耗4A電流，那麼改用并聯開關時應選110V電壓消耗8A電流。
分析與設計
我們以串聯電壓開關型D類功率放大器為例，如圖1.37所示，該圖與圖1．36實際是等效的，所不同的是圖1．36中的負載Rl可看作變壓器次級換能器在諧振時的純阻反映到變壓器初級的電阻。BG1與BG2為兩個參數基本相同的晶體管，LC串聯回路對工作頻率fo諧振。
假如激勵信号是頻率為fo的正弦波，在正半周時，BG1飽和導通，BG2截止；負半周時BG1截止，BG2飽和導通。圖1．38為其電壓、電流波形。
當BG1飽和導通時，p點電壓為電源電壓vcc減去BG1的飽和壓降vcs。當BG2飽和導通時，p點電壓則為BG2的飽和壓降vcs,兩管參數基本相同，故vcs1=vcs2=vcs且Up為矩形波。
經過LC串聯諧振回路選頻濾波後．在負載電阻Rl．上就可得到頻率為fo的正弦波電壓ul，完成其放大功能。
由于兩管輪流導通處于開關工作狀态，up為矩形波，故稱為電壓開關型，且輸出的最低諧波是三次，所以輸出波形較好。
當晶體管的飽和壓降vcS愈小，則放大器的效率愈高，若VCS→0則η→100%。以上是在電感、電容、晶體管都不計損耗的理想情況下得到的結果，實際上是有損耗的。其損耗主要存在着兩類，在高頻運用時，其晶體管内部損耗更不容忽視的。
(1)閉态飽和損耗
由(1.101)式可知．晶體管飽和壓降愈大則效率越低。理論和實驗可以說明，随着頻率的升高和功率加大，飽和壓降将迅速增大，為了減小飽和損耗，必須選用fT高的晶體管。一般來說，對小功率管(<10W)，f≥0.1fT，對于大功率管(>10W)f≥0.01fT時才需考慮飽和壓降的影響。
因為這時飽和壓降随頻率急劇增大，在大功率時由于電流的增加飽和壓降也大大上升，因此D類放大器的效率在這些頻率和電流下将急劇下降。
(2)開關過程引起的過渡損耗。
過渡損耗是由過渡瞬變過程的時間來确定，它取決于晶體管電流或電壓的上升和下降時間及基極和集電極的電荷存儲效應。在晶體管電流或電壓上升和下降時間内，晶體管處于有源狀态，要消耗一定功率。此外接通延遲時間td（由晶體管基極電容和其他電路電容的充電時間決定）和晶體管開關從飽和進入有源狀态時，從基區和集電極抽出過量電荷的存儲時間ts也要增大過渡損耗。延遲時間td和存儲時間ts，不僅延長晶體管的開關過渡過程，而且要産生電流和電壓瞬變，會使晶體管由于二次擊穿或雪崩效應而損壞。
如果晶體管存儲時間大于接通延遲時間，兩個晶體管将同時處于閉态。大的瞬間集電極電流将通過低阻通路從集電極電源到地。不僅要降低放大器的效率，而且要使器件的可靠性降低，因為在高的集一射電壓下，過大的集電極電流要使器件由于二次擊穿而損壞。這種瞬态的集電極電流尖峰可以用附加基一射間的電容，增大器件接通延遲時間，限止兩個晶體管都處于“閉态”的時間間隔來減弱。
ib的負脈沖愈大，持續時間愈長，ts愈長，td主要取決于集電極電荷的存儲。随着工作頻率的上升，晶體管的電荷存儲效應愈顯著，嚴重時可使兩管同時導通，出現危險的雪崩，使晶體管損壞。集電極電荷存儲時間是随着集電極電流的增加而增大，集電極電流又随基極電流增加而增大，基極電流又随激勵信号的加大而增大。因此選擇開關特性好，ft高且功率滿足要求的晶體管，設計最佳激勵，對于提高D類功率放大器的效率是完全必要的。
回路參數對p點電壓有相當影響程度，圖1．41為激勵信号對P點波形的影響。
基極加速電容CP對p點波形的影響，CP使p點電壓波形的上升沿更徒，波形有所改善,略有提高。LC串聯諧振回路對p點電壓波形的影響是表演為電感上，它是放大器重要元件，要求Q值愈高愈好，若LC回路調諧不準時，尤其回路呈感性時，p點也會出現激勵過大那樣的波形，對影響頗大。
激勵信号對p點電壓波形的影響
a信号小，功率小
b信号過大，功率大，效率低
c信号适當，功率大，效率高
橋式功率放大器
開關模式功率放大器除了上面講到的串聯，并聯式開關放大器外，還有橋式功率放大器，下面我們分析這種電路。
橋式功率放大器可分成半橋功率放大和全橋功率放大兩種形式。半橋式的原理圖如圖1．42所示
R1,R2為橋平衡電阻；C1、C2為橋臂電容，R3，R4，C3、C4為橋開關管吸收電路元件，其值可通過實驗調整。橋與負載兩者，通過變壓器B連接。
工作原理如下；當t1時刻，U1電平觸發BG1導通，i1通過BG1至變壓器初級1、2向電容C2充電，同時C1上的電荷向BG1和變壓器B1初級放電。從而在輸出變壓器B1次級感應一個正半周脈沖電壓；當在t2時刻．BG2，被觸發導通，i2通過電容c1，變壓器初級2，1向BG2充電，而C2的電荷也經由變壓器初級2，1向BG2放電。在變壓器次級感應一個負半周脈沖電壓，從而完成一個工作頻率的周期波形。
橋式開關功率放大器其設計原理同串聯電壓開關放大器，它主要适合在大功率的超聲源中。
輸出功率的調整
一般采用以下兩種方法
1.改變激勵信号導通角
一個電路應用的實例如圖所示
2.改變電源電壓
可以采用可控矽調整直流電源電壓或者采用開關控制切換電源變壓器繞組方式。
功率放大器的保護
