CN101642741B - 一种超声波雾化电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波雾化电路，包括用于产生超声波驱动信号的驱动信号产生单元、用于将所述驱动信号放大并传送到压电陶瓷片上的功率单元以及连接在所述驱动信号产生单元和所述功率单元之间的、用于减少所述功率单元所连接的负载对所述驱动信号产生单元的影响的缓冲单元。本发明还涉及一种超声波雾化装置，实施本发明的超声波雾化电路及装置，具有以下有益效果：由于在所述超声波雾化电路中设置有连接在其驱动波形产生单元与功率单元之间的缓冲单元，有效地阻隔了分布和杂散电抗对于驱动波形产生单元的影响，再加上使用逻辑门构成上述功能单元，因此其使用元器件较少、不易受分布和杂散电抗影响因而较易调试。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路，更具体地说，涉及一种超声波雾化电路及装置。
背景技术
超声波雾化器的本质就是一只大功率超声波压电陶瓷振荡器，其核心由雾化片和相应的电子电路构成，该振荡器的频率是由上述雾化片(压电陶瓷片)的固有频率决定的。雾化器工作时，雾化片在水中以超声波的频率振动，使水分子发生剧烈碰撞而产生气体。雾化器的功率不是由雾化片决定的，而是由这只振荡器的功率决定的。图1是一种现有技术中典型的超声波雾化电路，电源经变压器B(AC220V/30W)降压(36V)送D1-D4整流和电容C5、电容C6滤波后给电路提供工作电压。该电路由振荡器、换能器和水位控制电路等组成。晶体三极管BG1和电容器C1、C2等构成电容三点式振荡器电路。C1和电感L1等效并联的谐振频率比工作频率低，其作用是决定工作振荡器的振荡幅度；C2和电感L2等效串联的谐振频率比工作频率高，其作用是决定工作振荡器的反馈量，以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。压电陶瓷片TD具有很大的等效电感，它除决定电路的工作频率外，同时又是雾化器的工作负载。但是，该电路元器件较多、参数计算复杂、受分布和杂散电抗元件影响而不容易调试。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述电路元器件较多、参数计算复杂、受分布和杂散电抗的影响而带来的不容易调试的缺陷，提供一种使用元器件较少、不易受分布和杂散电抗影响因而较易调试的超声波雾化电路及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超声波雾化电路，包括用于产生超声波驱动信号的驱动信号产生单元、用于将所述驱动信号放大并传送到压电陶瓷片上的功率单元以及连接在所述驱动信号产生单元和所述功率单元之间的、用于减少所述功率单元所连接的负载对所述驱动信号产生单元的影响的缓冲单元。
在本发明所述的超声波雾化电路中，所述驱动信号产生单元包括由非门构成的方波发生电路，所述方波发生电路包括第一非门和第二非门，所述第一非门的输出依次通过可调电阻及第一电阻连接到其输入端，所述第二非门的输入端与所述第一非门的输出端连接，其输出端输出方波，并通过电容与所述可变电阻及第一电阻的连接端相连。
在本发明所述的超声波雾化电路中，所述缓冲单元包括两级串接的、由门电路构成的反相器。
在本发明所述的超声波雾化电路中，所述反相器包括两个并接的非门。
在本发明所述的超声波雾化电路中，所述功率单元包括将所述驱动信号产生单元产生的、通过所述缓冲单元传送来的方波信号选频放大为同频的正弦波信号并传送到所述压电陶瓷片上的选频放大器。
在本发明所述的超声波雾化电路中，所述功率单元包括MOS管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；其中，所述MOS管的栅极与所述缓冲单元输出电连接，其源极接地，其漏极通过第一电感与电源连接，此外还依次通过第一电容、第二电感以及压电陶瓷片接地，在第一电容和第二电感连接点与地之间还连接有第二电容。
本发明还涉及一种超声雾化装置，包括超声波雾化电路，所述超声波雾化电路包括用于产生超声波驱动信号的驱动信号产生单元、用于将所述驱动信号放大并传送到压电陶瓷片上的功率单元以及连接在所述驱动信号产生单元和所述功率单元之间的、用于减少所述功率单元所连接的负载对所述驱动信号产生单元影响的缓冲单元；所述驱动信号产生单元包括由非门构成的方波发生电路，所述方波发生电路包括第一非门和第二非门，所述第一非门的输出依次通过可调电阻及第一电阻连接到其输入端，所述第二非门的输入端与所述第一非门的输出端连接，其输出端输出方波，并通过电容与所述可变电阻及第一电阻的连接端相连；所述缓冲单元包括两级串接的、由门电路构成的反相器；所述反相器包括两个并接的非门。
在本发明所述的超声波雾化装置中，所述功率单元包括将所述驱动信号产生单元产生的、通过所述缓冲单元传送来的方波信号选频放大为同频的正弦波信号并传送到所述压电陶瓷片上的选频放大器。
在本发明所述的超声波雾化装置中，所述功率单元包括MOS管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；其中，所述MOS管的栅极与所述缓冲单元输出电连接，其源极接地，其漏极通过第一电感与电源连接，此外还依次通过第一电容、第二电感以及压电陶瓷片接地，在第一电容和第二电感连接点与地之间还连接有第二电容。
实施本发明的超声波雾化电路及装置，具有以下有益效果：由于在所述超声波雾化电路中设置有连接在其驱动波形产生单元与功率单元之间的缓冲单元，有效地阻隔了分布和杂散电抗对于驱动波形产生单元的影响，再加上使用逻辑门构成上述功能单元，因此其使用元器件较少、不易受分布和杂散电抗影响因而较易调试。
附图说明
图1是现有技术中一种典型的超声波雾化电路的电路图；
图2是本发明超声波雾化电路及装置实施例中超声波雾化电路的结构示意图；
图3是所述实施例中超声波雾化电路的的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
如图2所示，在本发明超声波雾化电路及装置实施例中，其超声波雾化电路包括驱动信号产生单元1、缓冲单元2以及功率单元3，其中，驱动信号产生单元1用于产生超声波驱动信号，在本实施例中，该信号是一个可以调节其频率的方波；功率单元3用于将所述驱动信号放大并传送到压电陶瓷片上；缓冲单元2连接在上述驱动信号产生单元1和上述功率单元3之间，其用于减少功率单元3所连接的负载对产生的驱动信号的所述驱动信号产生单元1产生影响。在本实施例中，上述缓冲单元3的存在，不仅使得分布和杂散电抗对于驱动波形产生单元1的影响减小，同时也使得上述驱动信号产生单元1与功率单元3之间的阻抗得以匹配，因此，使得驱动波形传送到上述功率单元3时的波形畸变小，有利于功率单元3的工作。
图3是本实施例中超声波雾化电路的电原理图，有图3中可以看出，上述驱动波形产生单元1和缓冲单元2都是由门电路构成的。其中，驱动信号产生单元1包括由非门构成的方波发生电路，该方波发生电路包括第一非门NOT1和第二非门NOT2，所述第一非门NOT1的输出依次通过可调电阻VR1及第一电阻R1连接到其输入端(第一非门NOT1的输入端)，所述第二非门NOT2的输入端与所述第一非门NOT1的输出端连接，第二非门NOT2的输出端输出方波，并通过电容C3与可变电阻VR1及第一电阻R1的连接端相连。而缓冲单元2包括两级串接的、由门电路构成的反相器；该反相器包括两个并接的非门。在本实施例中，非门NOT3和非门NOT4并接(即非门NOT3和非门NOT4的输入端相互连接，非门NOT3和非门NOT4的输出端相互连接)而形成第一级反相器；非门NOT5和非门NOT6并接(即非门NOT5和非门NOT6的输入端相互连接，非门NOT5和非门NOT6的输出端相互连接)而形成第二级反相器。上述第一级反相器的输入端与驱动波形产生单元1的输出端连接，第一级反相器的输出端与第二级反相器的输入端连接，而第二级反相器的输出端与上述功率单元3的输入端连接。
在本实施例中，上述功率单元3包括将所述驱动信号产生单元1产生的、通过所述缓冲单元2传送来的方波信号选频放大为同频的正弦波信号并传送到所述压电陶瓷片上的选频放大器。如图3所示，功率单元3包括MOS管Q1、第一电感L3、第二电感L4、第一电容C6和第二电容C7；其中，所述MOS管Q1的栅极与所述缓冲单元2输出电连接，其源极接地，其漏极通过第一电感L3与电源连接，此外所述MOS管Q1的漏极还依次通过第一电容C6、第二电感L4以及压电陶瓷片接地，在第一电容C6和第二电感L4DE1连接点与地之间还连接有第二电容C7。所述功率单元包括MOS管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；其中，所述MOS管的栅极与所述缓冲单元输出电连接，其源极接地，其漏极通过第一电感与电源连接，此外还依次通过第一电容、第二电感以及压电陶瓷片接地，在第一电容和第二电感连接点与地之间还连接有第二电容。
综上所述，在本实施例中，六个反相器及几个阻容器件构成一个RC多谐振荡电路，产生高频方波信号，第一电阻R1的作用是保护非门的输入端，所以对R1的选取几乎没有什么要求；当非门的阈值电压Vth＝1/2VCC(大多数门电路都符合这个条件)并且R2+VR1＜＜R1时，方波的周期T＝2(R2+VR1)C31n3＝2.2(R2+VR1)C3，从公式可看出，只要调节VR1的值，就可以得到不同频率的高频方波信号。这里要注意，此处产生的方波信号频率要和压电陶瓷片TD1的中心频率一致。
高频方波产生以后，送到N沟道增强型MOS管Q1，Q1的漏极便产生同频率的方波信号，此信号经隔直电容C6耦合后，送到由电感L4、压电陶瓷片TD1、电容C7组成的并联谐振选频网络，方波信号便变成了正弦波信号，频率不变。
由于压电陶瓷片上流过与其中心频率相同的信号，便产生共振现象，使得压电片上产生幅度足够大的高频信号，即产生了超声波，超声波再作用在水上，便产生了雾气。
此雾化器的功率由MOS管Q1来保证。调节可调电阻VR1会改变雾化器的工作频率，当此频率与压电陶瓷片的中心频率(即固有频率)相差较大时，雾化器的功率会降低。即使有电路分布和杂散电抗元件的存在，只要调节可调电阻，定会使压电陶瓷片发生共振，就可方便地调节，使雾化器工作在最大功率状态。
在本实施例中，图3中标示的+18V直流电由常用的电源适配器提供。+18V的直流电压经电压转换稳压芯片78L05后，得到稳定的+5V直流电压，给六个反相器供电。其中，六个反相器可以用一个14脚的集成逻辑门电路芯片实现。
本发明还揭示了一种使用上述超声波雾化电路的雾化装置，所述超声波雾化电路包括用于产生超声波驱动信号的驱动信号产生单元、用于将所述驱动信号放大并传送到压电陶瓷片上的功率单元以及连接在所述驱动信号产生单元和所述功率单元之间的、用于减少所述功率单元所连接的负载对所述驱动信号产生单元影响的缓冲单元；所述驱动信号产生单元包括由非门构成的方波发生电路，所述方波发生电路包括第一非门和第二非门，所述第一非门的输出依次通过可调电阻及第一电阻连接到其输入端，所述第二非门的输入端与所述第一非门的输出端连接，其输出端输出方波，并通过电容与所述可变电阻及第一电阻的连接端相连；所述缓冲单元包括两级串接的、由门电路构成的反相器；所述反相器包括两个并接的非门。所述功率单元包括将所述驱动信号产生单元产生的、通过所述缓冲单元传送来的方波信号选频放大为同频的正弦波信号并传送到所述压电陶瓷片上的选频放大器。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种超声波雾化电路，其特征在于，包括用于产生超声波驱动信号的驱动信号产生单元、用于将所述驱动信号放大并传送到压电陶瓷片上的功率单元以及连接在所述驱动信号产生单元和所述功率单元之间的、用于减少所述功率单元所连接的负载对所述驱动信号产生单元的影响的缓冲单元；所述驱动信号产生单元包括由非门构成的方波发生电路，所述方波发生电路包括第一非门和第二非门，所述第一非门的输出依次通过可调电阻及第一电阻连接到其输入端，所述第二非门的输入端与所述第一非门的输出端连接，其输出端输出方波，并通过电容与所述可变电阻及第一电阻的连接端相连。
2.根据权利要求1所述的超声波雾化电路，其特征在于，所述缓冲单元包括两级串接的、由门电路构成的反相器。
3.根据权利要求2所述的超声波雾化电路，其特征在于，所述反相器包括两个并接的非门。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的超声波雾化电路，其特征在于，所述功率单元包括将所述驱动信号产生单元产生的、通过所述缓冲单元传送来的方波信号选频放大为同频的正弦波信号并传送到所述压电陶瓷片上的选频放大器。
5.根据权利要求4所述的超声波雾化电路，其特征在于，所述功率单元包括MOS管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；其中，所述MOS管的栅极与所述缓冲单元输出电连接，其源极接地，其漏极通过第一电感与电源连接，此外还依次通过第一电容、第二电感以及压电陶瓷片接地，在第一电容和第二电感连接点与地之间还连接有第二电容。
6.一种超声波雾化装置，包括超声波雾化电路，其特征在于，所述超声波雾化电路包括用于产生超声波驱动信号的驱动信号产生单元、用于将所述驱动信号放大并传送到压电陶瓷片上的功率单元以及连接在所述驱动信号产生单元和所述功率单元之间的、用于减少所述功率单元所连接的负载对所述驱动信号产生单元影响的缓冲单元；所述驱动信号产生单元包括由非门构成的方波发生电路，所述方波发生电路包括第一非门和第二非门，所述第一非门的输出依次通过可调电阻及第一电阻连接到其输入端，所述第二非门的输入端与所述第一非门的输出端连接，其输出端输出方波，并通过电容与所述可变电阻及第一电阻的连接端相连；所述缓冲单元包括两级串接的、由门电路构成的反相器；所述反相器包括两个并接的非门。
7.根据权利要求6所述的超声波雾化装置，其特征在于，所述功率单元包括将所述驱动信号产生单元产生的、通过所述缓冲单元传送来的方波信号选频放大为同频的正弦波信号并传送到所述压电陶瓷片上的选频放大器。
8.根据权利要求7所述的超声波雾化装置，其特征在于，所述功率单元包括MOS管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；其中，所述MOS管的栅极与所述缓冲单元输出电连接，其源极接地，其漏极通过第一电感与电源连接，此外还依次通过第一电容、第二电感以及压电陶瓷片接地，在第一电容和第二电感连接点与地之间还连接有第二电容。
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