CN103302015B - 一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路，现阶段，国内工业运用中的超声波换能器功率越来越大，要求超声波电源的输出功率能满足换能器功率的需求，与之匹配，且一般情况下超声波发生电源的控制电路设计很复杂，对单片机程序要求和单片机的自身性能要求比较高。本发明包括一个脉冲方波电压源VPULSE、一个反相器、八个电阻、四个三极管、四个二极管、两个变压器、两个绝缘栅双极型晶体管、四个电容、一个换能器。本发明采用的元器件成熟可靠，成本低廉，来源丰富，具有输入单路方波信号，控制信号简单，桥式电流电路稳定性好；驱动变压器变比大，IGBT额定电流大，可实现大功率超声波信号输出。

Description

一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，涉及一种电路，具体涉及一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路。

背景技术

超声波电源也称为超声波发生器，它的作用是把电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号。现阶段，国内工业运用中的超声波换能器功率越来越大，要求超声波电源的输出功率能满足换能器功率的需求，与之匹配，且一般情况下超声波发生电源的控制电路设计很复杂，对单片机程序要求和单片机的自身性能要求比较高。鉴于以上实际问题，本发明设计一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路。该电路中CPU芯片输出简单的一路方波信号，通过反相器输出四路驱动信号驱动四路三极管组成的全桥电路，通过变压器驱动大功率IGBT，从而驱动换能器工作。

发明内容

   本发明的目的就是针对国内外工业运用中对超声波大功率电源的需求以及现有技术和产品上的不足，提供一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路。

本发明设计了一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路，包括脉冲方波电压源VPULSE、反相器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q4、第四三极管Q5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一变压器T1、第二变压器T2、 第一绝缘栅双极型晶体管Q3、第二绝缘栅双极型晶体管Q6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、换能器Y1。所述的反相器U1的信号为CD4069。

所述的脉冲方波电压源VPULSE的一端接地，另一端与反相器U1的1脚连接，反相器U1的2脚与反相器U1的3脚、第一电阻R1的一端和第五电阻R5的一端连接，反相器U1的4脚与第二电阻R2的一端、第六电阻R6的一端连接，反相器U1的7脚接地，反相器U1的14脚连接VCC 15V电源，第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极与第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、VCC 15V电源和第二三极管Q2的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与第一二极管D1的阳极、第一变压器T1原边的一端、第四三极管Q5的集电极、第三二极管D3的阴极连接，第二二极管D2的阳极与第二三极管Q2的集电极、第一变压器T1原边的另一端、第四二极管D4的阴极、第三三极管Q4的集电极连接，第二三极管Q2的基极与第二电阻R2的另一端连接，第五电阻R5的另一端与第四三极管Q5的基极连接，第四三极管Q5的发射极与第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阳极、第三三极管Q4的发射极连接并接地，第三三极管Q4的基极与第六电阻R6的另一端连接，第一变压器T1的一个副边的一端与第四电阻R4的一端连接，第一变压器T1的一个副边的另一端与第一绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极、第二绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极、第一电容C1的一端、第八电阻R8的一端、第二变压器T2原边的一端连接，第四电阻R4的另一端与第一绝缘栅双极型晶体管Q3的基极连接，第一绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与第三电阻R3的一端连接并接VCC 300V电源，第三电阻R3的另一端与第一电容C1的另一端连接，第一变压器T1的另一个副边的一端与第七电阻R7的一端连接，第一变压器T1的另一个副边的另一端与第二绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极、第四电容C4的一端连接并接地，第七电阻R7的另一端与第二绝缘栅双极型晶体管Q6的基极连接，第四电容C4的另一端与第八电阻R8的另一端连接，第二变压器T2原边的另一端与第二电容C2的一端、第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端与VCC 300V电源连接，第三电容C3的另一端接地，第二变压器T2副边的一端与换能器Y1的一端连接，第二变压器T2副边的另一端与换能器Y1的另一端连接。

有益效果：本发明采用的元器件成熟可靠，成本低廉，来源丰富。本发明具有输入单路方波信号，控制信号简单，桥式电流电路稳定性好。驱动变压器变比大，IGBT额定电流大，可实现大功率超声波信号输出。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路包括脉冲方波电压源VPULSE、反相器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q4、第四三极管Q5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一变压器T1、第二变压器T2、 第一绝缘栅双极型晶体管Q3、第二绝缘栅双极型晶体管Q6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、换能器Y1。所述的反相器U1的信号为CD4069。

所述的脉冲方波电压源VPULSE的一端接地，另一端与反相器U1的1脚连接，反相器U1的2脚与反相器U1的3脚、第一电阻R1的一端和第五电阻R5的一端连接，反相器U1的4脚与第二电阻R2的一端、第六电阻R6的一端连接，反相器U1的7脚接地，反相器U1的14脚连接VCC 15V电源，第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极与第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、VCC 15V电源和第二三极管Q2的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与第一二极管D1的阳极、第一变压器T1原边的一端、第四三极管Q5的集电极、第三二极管D3的阴极连接，第二二极管D2的阳极与第二三极管Q2的集电极、第一变压器T1原边的另一端、第四二极管D4的阴极、第三三极管Q4的集电极连接，第二三极管Q2的基极与第二电阻R2的另一端连接，第五电阻R5的另一端与第四三极管Q5的基极连接，第四三极管Q5的发射极与第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阳极、第三三极管Q4的发射极连接并接地，第三三极管Q4的基极与第六电阻R6的另一端连接，第一变压器T1的一个副边的一端与第四电阻R4的一端连接，第一变压器T1的一个副边的另一端与第一绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极、第二绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极、第一电容C1的一端、第八电阻R8的一端、第二变压器T2原边的一端连接，第四电阻R4的另一端与第一绝缘栅双极型晶体管Q3的基极连接，第一绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与第三电阻R3的一端连接并接VCC 300V电源，第三电阻R3的另一端与第一电容C1的另一端连接，第一变压器T1的另一个副边的一端与第七电阻R7的一端连接，第一变压器T1的另一个副边的另一端与第二绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极、第四电容C4的一端连接并接地，第七电阻R7的另一端与第二绝缘栅双极型晶体管Q6的基极连接，第四电容C4的另一端与第八电阻R8的另一端连接，第二变压器T2原边的另一端与第二电容C2的一端、第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端与VCC 300V电源连接，第三电容C3的另一端接地，第二变压器T2副边的一端与换能器Y1的一端连接，第二变压器T2副边的另一端与换能器Y1的另一端连接。

本发明中，VPULSE 输出方波，其频率为换能器的固有谐振频率。CD4069为反相器U1，输入一路方波，输出相位差180°的两对驱动信号。 第一三极管Q1，第四三极管Q5共同组成桥式电流电路，第一变压器T1为驱动变压器，用来给绝缘栅双极型晶体管（IGBT）提供驱动信号。第一绝缘栅双极型晶体管Q3、第二绝缘栅双极型晶体管Q6，电容C2、C3及变压器T2等组成换能器驱动电路，输出大功率可控信号，驱动超声波换能器Y1工作。

Claims (1)

1. 一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路，包括脉冲方波电压源VPULSE、反相器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q4、第四三极管Q5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一变压器T1、第二变压器T2、 第一绝缘栅双极型晶体管Q3、第二绝缘栅双极型晶体管Q6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、换能器Y1；所述的反相器U1的型号为CD4069；

其特征在于：所述的脉冲方波电压源VPULSE的一端接地，另一端与反相器U1的1脚连接，反相器U1的2脚与反相器U1的3脚、第一电阻R1的一端和第五电阻R5的一端连接，反相器U1的4脚与第二电阻R2的一端、第六电阻R6的一端连接，反相器U1的7脚接地，反相器U1的14脚连接VCC 15V电源，第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极与第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、VCC 15V电源和第二三极管Q2的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与第一二极管D1的阳极、第一变压器T1原边的一端、第四三极管Q5的集电极、第三二极管D3的阴极连接，第二二极管D2的阳极与第二三极管Q2的集电极、第一变压器T1原边的另一端、第四二极管D4的阴极、第三三极管Q4的集电极连接，第二三极管Q2的基极与第二电阻R2的另一端连接，第五电阻R5的另一端与第四三极管Q5的基极连接，第四三极管Q5的发射极与第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阳极、第三三极管Q4的发射极连接并接地，第三三极管Q4的基极与第六电阻R6的另一端连接，第一变压器T1的一个副边的一端与第四电阻R4的一端连接，第一变压器T1的一个副边的另一端与第一绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极、第二绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极、第一电容C1的一端、第八电阻R8的一端、第二变压器T2原边的一端连接，第四电阻R4的另一端与第一绝缘栅双极型晶体管Q3的基极连接，第一绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与第三电阻R3的一端连接并接VCC 300V电源，第三电阻R3的另一端与第一电容C1的另一端连接，第一变压器T1的另一个副边的一端与第七电阻R7的一端连接，第一变压器T1的另一个副边的另一端与第二绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极、第四电容C4的一端连接并接地，第七电阻R7的另一端与第二绝缘栅双极型晶体管Q6的基极连接，第四电容C4的另一端与第八电阻R8的另一端连接，第二变压器T2原边的另一端与第二电容C2的一端、第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端与VCC 300V电源连接，第三电容C3的另一端接地，第二变压器T2副边的一端与换能器Y1的一端连接，第二变压器T2副边的另一端与换能器Y1的另一端连接。