超聲波電源電路及超聲波清洗設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種超聲波電源電路及超聲波清洗設(shè)備，包括：輸入端、整流模塊、變壓模塊、超聲波換能模塊、容性消除模塊、脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊、兩圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊以及兩開關(guān)管電路模塊；輸入端與整流模塊連接，變壓模塊分別與整流模塊、兩開關(guān)管電模塊以及超聲波換能模塊連接，每一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊分別與一開關(guān)管電模塊，兩圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊分別與脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊連接，容性消除模塊與超聲波換能模塊連接。上述超聲波電源電路及超聲波清洗設(shè)備，每一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)經(jīng)由圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊及開關(guān)管電路模塊后，由變壓模塊驅(qū)動(dòng)超聲波換能模塊工作產(chǎn)生超聲波，大幅度減小超聲波電源中發(fā)熱量，延長電路的壽命。
【專利說明】
超聲波電源電路及超聲波清洗設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲波電源電路以及應(yīng)用該超聲波電源電路的超聲波清洗設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波能夠通過“空化”作用高效地清潔物件的表面，從而使得超聲波清洗技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。所謂“空化”，即指存在于液體中的微小氣泡(空化核)在超聲場的作用下振動(dòng)、生長并不斷聚集聲場能量，當(dāng)能量達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，空化氣泡急劇崩潰閉合的過程。空化氣泡的壽命約0.lys，它在急劇崩潰時(shí)可釋放出巨大的能量，并產(chǎn)生速度約為UOm/s、有強(qiáng)大沖擊力的微射流。近年來，超聲波清洗技術(shù)逐漸進(jìn)入了民用市場，例如超聲波美容儀、超聲波洗菜機(jī)、超聲波洗碗機(jī)等等。
[0003]目前，在超聲波清洗產(chǎn)品中，如果需要清洗比較大的物件表面，超聲波清洗通常需要比較大的功率輸出，從幾十瓦到幾千瓦不等。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法是將市電交流220V整流之后通過自激或他激振蕩的方式升壓成高壓交流電源，驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)壓電陶瓷片或壓電陶瓷振子，通過壓電陶瓷的機(jī)電換能轉(zhuǎn)化成超聲波輸出，然后傳遞到水體，通過“空化”作用清洗物件表面。然而，傳統(tǒng)的采用自激或他激振蕩的方式的超聲波電源的設(shè)備往往穩(wěn)定性差，使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對(duì)如何提尚設(shè)備的穩(wěn)定性、如何提尚使用壽命等技術(shù)冋題，提供一種超聲波電源電路以及應(yīng)用該超聲波電源電路的超聲波清洗設(shè)備。
[0005]—種超聲波電源電路，包括:輸入端、整流模塊、變壓模塊、超聲波換能模塊、容性消除模塊、所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊、兩圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊以及兩開關(guān)管電路模塊；
[0006]所述輸入端與整流模塊連接，所述變壓模塊分別與所述整流模塊、兩開關(guān)管電模塊以及超聲波換能模塊連接，每一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊分別與一開關(guān)管電模塊一一對(duì)應(yīng)連接，兩所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊分別與所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊連接，所述容性消除模塊與所述超聲波換能模塊連接；
[0007]所述輸入端用于輸入交流電，所述整流模塊用于將所述輸入端輸入的交流電整流并輸出至所述變壓模塊，所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生兩反相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，每一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊用于接收一所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)輸出至一所述開關(guān)管電路模塊，兩所述開關(guān)管電路模塊分別用于連接至所述變壓模塊，所述變壓模塊將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)升壓后驅(qū)動(dòng)所述超聲波換能模塊，所述容性消除模塊用于消除所述超聲波換能模塊的容性電流。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述變壓模塊包括推挽式變壓器，所述整流模塊以及所述開關(guān)管電模塊分別連接于所述推挽式變壓器的原邊，所述超聲波換能模塊連接于所述推挽式變壓器的副邊。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)管電路模塊包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極連接至所述推挽式變壓器的原邊，柵極連接至一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊，源極連接至所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)管電路模塊包括絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接至所述推挽式變壓器的原邊，柵極連接至一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊，源極連接至所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述容性消除模塊包括耦合電感，所述耦合電感連接至所述推挽式變壓器的副邊，且與所述超聲波換能模塊并聯(lián)。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述耦合電感為自感系數(shù)可調(diào)型耦合電感。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲波換能模塊包括壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片兩端連接至所述推挽式變壓器的副邊。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP型晶體管和NPN型晶體管，所述PNP型晶體管的集電極用于連接供電電壓，基極連接至所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊，發(fā)射極連接至所述開關(guān)管電路模塊，所述NPN型晶體管的集電極連接至所述開關(guān)管電路模塊，基極連接至所述PNP型晶體管的基極，發(fā)射極接地。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊包括固定頻率脈寬調(diào)制電路。
[0016]—種超聲波清洗設(shè)備，具有如上所述的超聲波電源電路。
[0017]上述超聲波電源電路及超聲波清洗設(shè)備，通過脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生兩路反相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，每一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)經(jīng)由圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊及開關(guān)管電路模塊后，輸出至變壓模塊，由變壓模塊驅(qū)動(dòng)超聲波換能模塊工作產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(guān)技術(shù)，大幅度減小超聲波電源中發(fā)熱量，延長電路的壽命，同時(shí)減少噪聲和電磁干擾。
【附圖說明】
[0018]圖1為一個(gè)實(shí)施例中超聲波電源電路的電路模塊示意圖；
[0019]圖2為一個(gè)實(shí)施例中超聲波電源電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為一個(gè)實(shí)施例中開關(guān)管的零電壓開關(guān)實(shí)測曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0022]值得一提的是，PffM是指Pulse Width Modulat1n，即脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。DSP是指Digital Signal Processing，即數(shù)字信號(hào)處理。MOS是指Metal Oxide Semiconductor，即金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。IGBT是指Insulated Gate Bipolar Transistor，即絕緣柵雙極型晶體管。
[0023]請參閱圖1，其為一個(gè)實(shí)施例中超聲波電源電路10的電路模塊示意圖，超聲波電源電路10包括輸入端101、整流模塊102、變壓模塊103、超聲波換能模塊104、容性消除模塊105、脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊106、兩圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊107以及兩開關(guān)管電路模塊108。
[0024]輸入端101與整流模塊102連接，變壓模塊103分別與整流模塊102、兩開關(guān)管電模塊以及超聲波換能模塊104連接，每一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊107分別與一開關(guān)管電模塊，兩圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊107分別與脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊106連接，容性消除模塊105與超聲波換能模塊104連接。
[0025]輸入端101用于輸入交流電，整流模塊102用于整流由輸入端101輸入的交流電并輸出至變壓模塊103，脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊106用于產(chǎn)生兩反相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，每一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊107用于接收一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)輸出至一開關(guān)管電路模塊108，兩開關(guān)管電路模塊108用于分別連接至變壓模塊103，變壓模塊103將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)升壓后驅(qū)動(dòng)超聲波換能模塊104，容性消除模塊105用于消除超聲波換能模塊104的容性電流。
[0026]進(jìn)一步的，圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊107包括第一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊1071和第二圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊1072。開關(guān)管電路模塊108包括第一開關(guān)管電路模塊1081以及第二開關(guān)管電路模塊
1082ο
[0027 ]輸入端1I與整流模塊1 2連接，輸入端1I用于輸入交流電并經(jīng)整流模塊102整流輸出。變壓模塊103分別與整流模塊102、第一開關(guān)管電路模塊1081、第二開關(guān)管電路模塊1082以及超聲波換能模塊104連接。脈沖寬度調(diào)制信號(hào)106發(fā)生模塊通過第一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊1071與第一開關(guān)管電路模塊1081連接，通過第二圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊1072與第二開關(guān)管電路模塊1082連接，容性消除模塊105與超聲波換能模塊104連接。
[0028]脈沖寬度調(diào)制信號(hào)106發(fā)生模塊用于產(chǎn)生兩反相的第一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)106和第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)106。第一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊1071用于放大第一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)106并驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)管電路模塊1081，且由第一開關(guān)管電路模塊1081輸出至變壓模塊103。第二圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊1072用于放大第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)106并驅(qū)動(dòng)第二開關(guān)管電路模塊1082，且由第二開關(guān)管電路模塊1082輸出至變壓模塊103。
[0029]變壓模塊103用于將由整流模塊102、第一開關(guān)管電路模塊1081以及第二開關(guān)管電路模塊1082的輸入升壓后驅(qū)動(dòng)超聲波換能模塊104。容性消除模塊105用于消除超聲波換能模塊104的容性電流。
[0030]上述超聲波電源電路，通過脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生兩路反相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，每一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)經(jīng)由圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊及開關(guān)管電路模塊后，輸出至變壓模塊，由變壓模塊驅(qū)動(dòng)超聲波換能模塊工作產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(guān)技術(shù)，大幅度減小超聲波電源中發(fā)熱量，延長電路的壽命，同時(shí)減少噪聲和電磁干擾。
[0031]進(jìn)一步的，變壓模塊包括推挽式變壓器，整流模塊以及兩開關(guān)管電模塊分別連接于推挽式變壓器的原邊，超聲波換能模塊連接于推挽式變壓器的副邊。推挽式變壓器將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)升壓后驅(qū)動(dòng)超聲波換能模塊。
[0032]進(jìn)一步的，開關(guān)管電路模塊包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極連接至推挽式變壓器的原邊，柵極連接至一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊，源極連接至脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊。
[0033]進(jìn)一步的，開關(guān)管電路模塊包括絕緣柵雙極型晶體管，絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接至推挽式變壓器的原邊，柵極連接至一圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊，源極連接至脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊。
[0034]進(jìn)一步的，容性消除模塊包括耦合電感，耦合電感連接至推挽式變壓器的副邊，且與超聲波換能模塊并聯(lián)。由于壓電陶瓷片屬于容性器件，需要串聯(lián)或并聯(lián)一個(gè)耦合電感消除容性。但串聯(lián)電感會(huì)使得壓電陶瓷片的串聯(lián)諧振頻率發(fā)生比較大的變動(dòng)，故此處采用并聯(lián)電感。
[0035]進(jìn)一步的，耦合電感為自感系數(shù)可調(diào)型耦合電感。由于壓電陶瓷片的參數(shù)有一定的誤差范圍，所以并聯(lián)的耦合電感為可調(diào)式的耦合電感，本實(shí)施例中的耦合電感帶14個(gè)抽頭，可滿足實(shí)際調(diào)整需要。
[0036]進(jìn)一步的，超聲波換能模塊包括壓電陶瓷片，壓電陶瓷片兩端連接至推挽式變壓器的副邊。可以理解，采用推挽結(jié)構(gòu)，免去了全橋/半橋結(jié)構(gòu)中的M0S/IGBT的自舉驅(qū)動(dòng)器，由兩路反相PWM1，PWM2信號(hào)透過圖騰柱直接驅(qū)動(dòng)M0S/IGBTJ0S/IGBT輸出到推挽升壓變壓器，隔離驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷片。
[0037]進(jìn)一步的，圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP型晶體管和NPN型晶體管，PNP型晶體管的集電極用于連接供電電壓，基極連接至脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊，發(fā)射極連接至開關(guān)管電路模塊，NPN型晶體管的集電極連接至開關(guān)管電路模塊，基極連接至PNP型晶體管的基極，發(fā)射極接地。
[0038]進(jìn)一步的，脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊包括固定頻率脈寬調(diào)制電路。進(jìn)一步的，脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器。固定頻率脈寬調(diào)制電路或者數(shù)字信號(hào)處理器均用于產(chǎn)生兩路反相的PWM信號(hào)?？梢岳斫猓瑑陕贩聪嗟腜WM信號(hào)可由硬件電路產(chǎn)生，或由DSP處理器輸出產(chǎn)生。PWM信號(hào)的頻率設(shè)置為40KHz，可由一個(gè)可調(diào)電阻器進(jìn)行頻率微調(diào)，其占空比可由阻容設(shè)置或軟件設(shè)定。
[0039]請參閱圖2，其為一個(gè)實(shí)施例中超聲波電源電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中，以頻率微調(diào)實(shí)現(xiàn)ZVS(Zero Voltage Switch，零電壓開關(guān))開關(guān)的120瓦超聲波電源電路為例，采用TL494芯片輸出兩路PWMl和PWM2，頻率由一個(gè)2kohm的可調(diào)電阻器進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的功率需要，采用了 MOS管作為開關(guān)管。
[0040]該電路結(jié)構(gòu)包括:零線輸入端N、火線輸入端L，全橋整流器Dl，電容C4、電容C5、開關(guān)管M0S1、開關(guān)管M0S2、變壓器Tl、耦合電感L1、壓電陶瓷片CE，電阻R2、電阻R3、滑動(dòng)變阻器R4、晶體管Ql?Q4、芯片U1。
[0041]芯片Ul具有16個(gè)引腳，其中引腳13與14相連接，引腳12、8以及11連接至供電電壓VCC。引腳9和10分別為P麗信號(hào)輸出引腳。引腳7接地。引腳6通過電阻R3和滑動(dòng)變阻器R4接地。引腳6通過電容C5接地。
[0042]火線輸入端L連接至全橋整流器Dl的交流輸入端I，零線輸入端N連接至全橋整流器DI的交流輸入端2。全橋整流器DI的直流輸出端2與變壓器TI連接，全橋整流器DI的直流輸出?而4接地。
[0043]變壓器Tl的原邊的兩端分別與開關(guān)管MOSl和開關(guān)管M0S2的漏極連接。變壓器Tl的原邊還通過電容C4接地。變壓器Tl的副邊與壓電陶瓷片CE連接，耦合電感LI與壓電陶瓷片CE并聯(lián)。
[0044]開關(guān)管MOSl的柵極與晶體管Ql的發(fā)射極連接，源極連接至芯片Ul的引腳4。開關(guān)管M0S2的柵極與晶體管Q3的發(fā)射極連接，源極連接至芯片Ul的引腳4且通過電阻R2接地。
[0045]晶體管Ql的基極與芯片Ul的引腳10連接，集電極連接至供電電壓VCC。晶體管Q2的基極與晶體管Ql的基極連接，發(fā)射極與晶體管Ql的發(fā)射極連接，集電極接地。晶體管Q3的基極與芯片UI的引腳9連接，集電極連接至供電電壓VCC ο晶體管Q4的基極與晶體管Q3的基極連接，發(fā)射極與晶體管Q3的發(fā)射極連接，集電極接地。本實(shí)施例中，晶體管Ql和Q3為PNP型晶體管，晶體管Q2和Q4為NPN型晶體管。
[0046]例如，一種超聲波清洗設(shè)備，其具有上述任一實(shí)施例所述超聲波電源電路;又如，一種超聲波洗菜機(jī)，其具有上述任一實(shí)施例所述超聲波電源電路;上述實(shí)施例是針對(duì)120瓦的超聲波洗菜機(jī)。該設(shè)備由AC220V的50Hz的市電供電，輸出峰峰值為600V的40KHz的交流高壓，驅(qū)動(dòng)六個(gè)并聯(lián)的壓電陶瓷片工作。本實(shí)施例中，壓電陶瓷片通過膠粘在一個(gè)不銹鋼的盆子底下，工作時(shí)發(fā)出超聲波到盆里的水體中，利用“空化”作用洗滌盆里放置的蔬菜或其它物件。
[0047]本實(shí)施例中采用推挽結(jié)構(gòu)，免去了全橋/半橋結(jié)構(gòu)中的M0S/IGBT的自舉驅(qū)動(dòng)器，由兩路反相PWM1，PWM2信號(hào)透過圖騰柱直接驅(qū)動(dòng)M0S/IGBTJ0S/IGBT輸出到推挽升壓變壓器，隔離驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷片，根據(jù)本實(shí)施方式的功率需要，采用了 MOS管作為開關(guān)管。
[0048]由于壓電陶瓷片屬于容性器件，需要串聯(lián)或并聯(lián)一個(gè)耦合電感消除容性。但串聯(lián)電感會(huì)使得壓電陶瓷片的串聯(lián)諧振頻率發(fā)生比較大的變動(dòng)，故此處采用并聯(lián)電感。由于壓電陶瓷片的參數(shù)有一定的誤差范圍，所以并聯(lián)電感為可調(diào)式的，本實(shí)施例中的耦合電感帶
14個(gè)抽頭，可滿足實(shí)際調(diào)整需要。
[0049]兩路反相的PffM信號(hào)可由硬件電路產(chǎn)生，或由DSP輸出產(chǎn)生。PffM信號(hào)的頻率設(shè)置為40KHz，可由一個(gè)可調(diào)電阻器進(jìn)行頻率微調(diào)，其占空比可由阻容設(shè)置或軟件設(shè)定。本實(shí)施例中采用TL494芯片輸出兩路PffMl和PWM2，頻率由一個(gè)2kohm的可調(diào)電阻器進(jìn)行調(diào)整。
[0050]推挽式結(jié)構(gòu)工作時(shí)始終保持兩個(gè)變壓器輸入端反相，當(dāng)一端輸入脈沖導(dǎo)通時(shí)，該端對(duì)應(yīng)的MOS管的漏極或IGBT的集電極變?yōu)榈碗娖?，變壓器繞組開始充電并經(jīng)過次級(jí)輸出繞組給耦合電感和壓電陶瓷的靜態(tài)電容充電；脈沖關(guān)閉時(shí)兩個(gè)輸入繞組處于自由振蕩方式，此時(shí)耦合電感和壓電陶瓷片的靜態(tài)電容產(chǎn)生諧振，使得輸入繞組兩端電壓開始變化;同時(shí)壓電陶瓷片的換能器開始諧振工作。
[0051]如果耦合電感和壓電陶瓷片剛好諧振在PWM的頻率點(diǎn)上，則在變壓器輸入端形成一個(gè)ZVS開關(guān)狀態(tài):輸入端電壓曲線爬升到最高點(diǎn)之后，另一個(gè)變壓器輸入端導(dǎo)通后關(guān)閉，此時(shí)前一個(gè)輸入端的電壓將曲線下降到零點(diǎn)電壓，然后進(jìn)入下一個(gè)周期循環(huán)。
[0052]然而實(shí)際上由于壓電陶瓷片和耦合電感的制作工藝總是存在一定誤差范圍，所以耦合電感和壓電陶瓷片的諧振頻率總是偏離PWM的頻率點(diǎn)。由此導(dǎo)致變壓器輸入端的電壓在PffM導(dǎo)通時(shí)，并不位于零點(diǎn)，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致M0S/IGBT產(chǎn)生大量的開關(guān)損耗，溫升加大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀MOS管。因此需要調(diào)整PffM的輸出頻率，使之靠近耦合電感和壓電陶瓷片的諧振頻率。調(diào)整PffM頻率，以保證零電壓時(shí)間足夠充分為準(zhǔn)。
[0053]還需注意的是，當(dāng)調(diào)整HVM的輸出頻率滿足零電壓開關(guān)時(shí)，如果此時(shí)的HVM的頻率超出了壓電陶瓷片的允許工作頻率范圍，超聲波換能器極容易被燒毀，所以應(yīng)微調(diào)耦合電感，使諧振頻率回到正常頻率范圍:如果PWM頻率偏低，則調(diào)小耦合電感;如果PWM頻率偏高，則調(diào)大耦合電感。每次調(diào)整完耦合電感，需要重新校對(duì)PWM輸出頻率是否滿足零電壓開關(guān)，使之盡量貼近耦合電感和壓電陶瓷片的諧振頻率。
[0054]本實(shí)施例中經(jīng)過頻率調(diào)整和耦合電感調(diào)整之后，MOS管的溫升實(shí)測為15度左右，輸出超聲波頻率在40.6KHz，滿足了正常運(yùn)行需要。如圖3所示，其為一個(gè)MOS管的零電壓開關(guān)實(shí)測曲線，其中I+對(duì)應(yīng)的曲線表示一路PWM信號(hào)，2+對(duì)應(yīng)的曲線表示MOS管的漏極電壓的變化。
[0055]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過零電壓開關(guān)技術(shù)，大幅度減小超聲波電源中M0S/IGBT的發(fā)熱，延長其壽命，同時(shí)減少噪聲和電磁干擾。微調(diào)PWM頻率和壓電陶瓷的耦合電感，保證壓電陶瓷的工作頻率和壽命;微調(diào)PWM頻率，使得超聲波電源與壓電陶瓷配合更緊密，減小不必要的能量浪費(fèi);采用推挽結(jié)構(gòu)，可減少高壓自舉電路，只需要兩個(gè)M0S/IGBT，成本更優(yōu)。
[0056]以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0057]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲波電源電路，其特征在于，包括:輸入端、整流模塊、變壓模塊、超聲波換能模塊、容性消除模塊、所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊、兩圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊以及兩開關(guān)管電路豐吳塊； 所述輸入端與整流模塊連接，所述變壓模塊分別與所述整流模塊、兩開關(guān)管電模塊以及超聲波換能模塊連接，每一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊分別與一開關(guān)管電模塊一一對(duì)應(yīng)連接，兩所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊分別與所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊連接，所述容性消除模塊與所述超聲波換能模塊連接； 所述輸入端用于輸入交流電，所述整流模塊用于將所述輸入端輸入的交流電整流并輸出至所述變壓模塊，所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生兩反相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，每一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊用于接收一所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)輸出至一所述開關(guān)管電路模塊，兩所述開關(guān)管電路模塊分別用于連接至所述變壓模塊，所述變壓模塊將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)升壓后驅(qū)動(dòng)所述超聲波換能模塊，所述容性消除模塊用于消除所述超聲波換能模塊的容性電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述變壓模塊包括推挽式變壓器，所述整流模塊以及所述開關(guān)管電模塊分別連接于所述推挽式變壓器的原邊，所述超聲波換能模塊連接于所述推挽式變壓器的副邊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述開關(guān)管電路模塊包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極連接至所述推挽式變壓器的原邊，柵極連接至一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊，源極連接至所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生t吳塊。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述開關(guān)管電路模塊包括絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接至所述推挽式變壓器的原邊，柵極連接至一所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊，源極連接至所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述容性消除模塊包括耦合電感，所述耦合電感連接至所述推挽式變壓器的副邊，且與所述超聲波換能模塊并聯(lián)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述耦合電感為自感系數(shù)可調(diào)型耦合電感。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述超聲波換能模塊包括壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片兩端連接至所述推挽式變壓器的副邊。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述圖騰柱驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP型晶體管和NPN型晶體管，所述PNP型晶體管的集電極用于連接供電電壓，基極連接至所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊，發(fā)射極連接至所述開關(guān)管電路模塊，所述NPN型晶體管的集電極連接至所述開關(guān)管電路模塊，基極連接至所述PNP型晶體管的基極，發(fā)射極接地。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波電源電路，其特征在于，所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊包括固定頻率脈寬調(diào)制電路。10.—種超聲波清洗設(shè)備，其特征在于，具有如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的超聲波電源電路。
【文檔編號(hào)】B08B3/12GK105871224SQ201610403196
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】姚光榮, 王剛, 彭春萍
【申請人】深圳市智水小荷技術(shù)有限公司