CN105450176B - 一种它激式高频高压振荡电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种它激式高频高压振荡电路及控制方法，采取高频振荡方式，提高臭氧陶瓷片的放电效果，放电面积更均匀，臭氧发生量得到更为明显的提升，提高升压变压器的效率，有效降低升压变压器的无功功率，降低高压模块的功耗，提升高压模块的可靠性；它激式控制方式，有效避免臭氧陶瓷片在使用环境或生产差异性电容值出现变化时高压模块无法启动的问题，提升产品的适用性。

Description

一种它激式高频高压振荡电路及控制方法

技术领域

本发明涉及臭氧高压模块领域，尤其涉及一种应用于臭氧高压模块的它激式高频高压振荡电路及控制方法。

背景技术

臭氧：具备强氧化特性，可破坏微生物细胞膜的结构，一方面会对人体产生影响，一方面可直接作用于细菌内部，从而达到快整杀菌效果，其杀菌效果相比其它方式效果更为之明显，故臭氧在水处理及空气净化方面被大量应用。工业中臭氧的产生一般通过在臭氧片两极加高压电通过电离方式，高压电的产生一般有两种方式，线性变压器升压方式，自激高频振荡升压方式。但这两种方式各存在一定的弊端。线性变压器升压方式：可靠性高，但由于电源供电电压频率为50HZ或60HZ，频率较低，磁耦合效果不好，臭氧陶瓷片的电容效应会降低电晕强度，升压变压器本身无功功率较高，随着臭氧需求量的增大输出功率需加大，线性变压器体积增大明显，成本较高，一般应用于需求小剂量臭氧的场合中。自激高频振荡升压方式：成本低，臭氧量大，但由于振荡的产生与臭氧陶瓷片本身的电容量密切相关，当臭氧陶瓷片由于受潮或差异性，容易使频率产生变化，从而使臭氧的发生量出现较为明显的变化，甚至出现频率异常，使高压模块内部功耗出现明显的上升，烧坏高压模块。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明其中一个目的在于提供一种它激式高频高压振荡电路，其放电面积更均匀，臭氧发生量得到更为明显的提升，产品的适用性得到提升。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种它激式高频高压振荡电路，其特征在于，包括单片机、高频振荡单元和检测单元，

所述单片机分别与检测单元和高频振荡单元连接，用于控制激发高频振荡单元；

所述检测单元与高频振荡单元连接，用于检测高频振荡单元电路负载情况并反馈给单片机；

所述高频振荡单元，用于产生高频高压并为低电压器件供电。

作为上述方案的进一步改进，所述高频振荡单元包括所述高频振荡单元包括开关电路、吸收电路、驱动电路和变压器，所述驱动电路与单片机连接，所述吸收电路分别与开关电路和变压器初级线圈连接，所述驱动电路与开关电路和变压器初级线圈连接，所述变压器次级线圈两端与臭氧陶瓷片连接。。

作为上述方案的进一步改进，所述开关电路包括MOS管Q1、电阻R1和二极管D1，所述MOS管基极与电阻R1和二极管D1并联。

作为上述方案的进一步改进，所述吸收电路包括二极管D2、电阻R2、电容C2组成，用于吸收MOS开通、关断时产生的干扰信号。

作为上述方案的进一步改进，所述驱动电路（3）采用高速光耦芯片IR4427。

作为上述方案的进一步改进，所述变压器（4）初级线圈与检测电路连接，次级线圈与臭氧陶瓷片连接。

作为上述方案的进一步改进，所述检测单元包括二极管D3和串联的电阻R3和电阻R4，所述电阻R3一端连接变压器（4）初级线圈，R4另一端接地，所述电阻R3和R4串联的节点A分别与二极管阳极D3连接和单片机连接，所述二极管D3阴极接至工作电压5V。

为了克服上述现有技术的不足，本发明另一个目的在于提供了一种它激式高频高压振荡电路的控制方法，其特征在于包括以下具体步骤：

1）单片机发出启动脉冲；

2）检测电路开始检测高频振荡单元负载情况，并把脉冲信号和变压器电压输出值传送给单片机；

3）单片机每间距一段时间计算检测电路输入的脉冲信号个数和变压器输出电压值；当脉冲个数达到设定值范围内时，判断输出负载为正常；否则判断输出负载为轻载或重载；

4）重复判断，累计判断正常负载达到设定的次数时，则进入正常运行，固定低电平时间，导通时间根据输出电压要求逐步加大，在正常运行状态下，实时判断变压器初级的频率变化，单片机每间距一段时间计算检测电路输入的脉冲信号个数，当判断为负载较轻或者较重的情况降低导通时间，重新进入启动判断循环，以保证电路的可靠运行。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤3）中单片机是通过检测电路检测变压器初级端的频率变化来区分次级空载与带载时频率变化差别，判断负载较轻。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤3）中单片机是通过在变压器后端引脚增加电压信号采样的方式，检测电路将变压器输出电压信号反馈给单片机的AD采样口，判断负载较重。

本发明的有益效果有：

本发明一种它激式高频高压振荡电路及控制方法，采取高频振荡方式，提高臭氧陶瓷片的放电效果，放电面积更均匀，臭氧发生量得到更为明显的提升，提高升压变压器的效率，有效降低升压变压器的无功功率，降低高压模块的功耗，提升高压模块的可靠性；它激式控制方式，有效避免臭氧陶瓷片在使用环境或生产差异性电容值出现变化时高压模块无法启动的问题，提升产品的适用性。

附图说明

下面结合附图及具 体实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1是本发明实施例的工作原理框图；

图2是本发明实施例的高压振荡电路的原理图；

图3是本发明实施例的检测电路原理图。

具体实施方式

参考图1，本发明一种它激式高频高压振荡电路及控制方法，包括单片机、高频振荡单元和检测单元，所述单片机分别与检测单元和高频振荡单元连接，用于控制激发高频振荡单元；所述检测单元与高频振荡单元连接，用于检测高频振荡单元电路负载情况并反馈给单片机；所述高频振荡单元，用于产生高频高压并为低电压器件供电。

所述高频振荡单元包括所述高频振荡单元包括开关电路1、吸收电路2、驱动电路3和变压器4，所述驱动电路3与单片机连接，所述吸收电路2分别与开关电路1和变压器4初级线圈连接，所述驱动电路3与开关电路1和变压器4初级线圈连接，所述变压器4次级线圈两端与臭氧陶瓷片连接。所述开关电路1包括MOS管Q1、电阻R1和二极管D1，所述MOS管基极与电阻R1和二极管D1并联;所述吸收电路2包括二极管D2、电阻R2、电容C2组成，用于吸收MOS开通、关断时产生的干扰信号;所述驱动电路3采用高速光耦芯片IR4427;所述变压器4初级线圈与检测电路连接，次级线圈与臭氧陶瓷片连接。

所述检测电路二极管D3和串联的电阻R3和电阻R4，所述电阻R3一端连接变压器4初级线圈，R4另一端接地，所述电阻R3和R4串联的节点A分别与二极管阳极D3连接和单片机连接，所述二极管D3阴极接至工作电压5V。

工作原理为：单片机发出启动脉冲，检测电路开始检测高压振荡电路负载是否正常，高压振荡电路根据反激式开关电源原理，使开关MOS管在低电平位置导通降低MOS开通时的冲击电流，减少电路本身功耗，通过导通形成振荡电流，控制导通电平时间，从而达到控制高频升压变压器高压输出的目的。

高压原理图如图2所示，开关频率选择在40-50KHZ，电路需采用高速光耦如IR4427芯片，其开通、关断延迟在200ns以内，MOS管耐压在100V左右，电流在20A或以上。本发明实施例采用PSMN7R0-100PS，其开通、关断延迟在200ns以内。高频升压变压器初级线圈与次级线圈耐压达到5KVAC以上。

正常负载条件下，高频升压变压器初级电压波形及驱动电压脉冲，MOS管导通时段MOS管漏极处于低电压状态，以避免冲击电流导致MOS管的损坏。

由于控制负载的不同，高频升压变压器能量转化存在差异，根据反激式原理，高频变压器次级在负载较轻时，反馈至高频变压器初级的电压及频率会发生变化，体现在电压幅值加大，频率加大。由于开关频率较大，通过检测幅度变化的值需要快速电路进行检测，对于元器件及单片机处理要求较高，故我们选择通过检测初级端的频率变化来区分次级空载与带载时频率变化差别，将初级频率变化信号通过降压方式反馈给单片机外部中断口，单片机对外部脉冲信号进行检测，统计一段时间内的脉冲个数，从而判断频率的变化，其轻载检测原理如图3所示。二极管D201需采取快速恢复二极管，如MUR120，其作用为将信号反馈至单片机电压限定在5V，避免高电压对单片机IO口的损伤。

在变压器次级负载较重时，高频变压器初级的电压减小，频率减小，而由于电路采样点的频率与我们产生的脉冲同频，在检测时为固定值，无法直接判断频率的变化，通过在高压变压器后端增加电压信号采样的方式，将电压信号反馈给单片机的AD采样口，当负载较轻时，电压较高，当负载较重或者短路时，输出电压较低，通过判断输出电压的变化，可区分负载较重或者短路的情况。

通过对电路轻载及重载两种情况进行判断检测，控制电路的开通时间及关断时间，使开关MOS管工作在低电平导通工作状态，避免MOS开通时的冲击电流，降低MOS管的热损耗，保证电路的可靠运行。

单片机每间距一段时间计算一次检测到的脉冲个数，当脉冲个数为正常范围时，判断为输出负载正常条件，否则视为负载较轻或者负载断路情况，重复判断，累计判断正常负载达到一定次数时，则进入正常运行，固定低电平时间，导通时间根据输出电压要求逐步加大，在正常运行状态下，实时判断高频升压变压器初级的频率变化，如检测到负载较轻或断路情况，降低导通时间，重新进入启动判断循环，以保证电路的可靠运行。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种它激式高频高压振荡电路的控制方法，其特征在于包括以下具体步骤：

1）单片机发出启动脉冲；

2）检测电路开始检测高频振荡单元负载情况，并把脉冲信号和变压器电压输出值传送给单片机；

3）单片机每间距一段时间计算检测电路输入的脉冲信号个数和变压器输出电压值；当脉冲个数达到设定值范围内时，判断输出负载为正常；否则判断输出负载为轻载或重载；

4）重复判断，累计判断正常负载达到设定的次数时，则进入正常运行，固定低电平时间，导通时间根据输出电压要求逐步加大，在正常运行状态下，实时判断变压器初级的频率变化，单片机每间距一段时间计算检测电路输入的脉冲信号个数，当判断为负载较轻或者较重的情况降低导通时间，重新进入启动判断循环，以保证电路的可靠运行。

所述步骤3）中单片机是通过检测电路检测变压器初级端的频率变化来区分次级空载与带载时频率变化差别，判断负载较轻。

所述步骤3）中单片机是通过在变压器后端引脚增加电压信号采样的方式，检测电路将变压器输出电压信号反馈给单片机的AD采样口，判断负载较重。

以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种它激式高频高压振荡电路，包括单片机、高频振荡单元和检测单元，所述单片机分别与检测单元和高频振荡单元连接，用于控制激发高频振荡单元；所述检测单元与高频振荡单元连接，用于检测高频振荡单元电路负载情况并反馈给单片机；所述高频振荡单元，用于产生高频高压并为低电压器件供电，其特征在于，所述高频振荡单元包括开关电路(1)、吸收电路(2)、驱动电路(3)和变压器(4)，所述驱动电路(3)与单片机连接，所述吸收电路(2)分别与开关电路(1)和变压器(4)初级线圈连接，所述驱动电路(3)与开关电路(1)和变压器(4)初级线圈连接，所述变压器(4)次级线圈两端与臭氧陶瓷片连接。

2.根据权利要求1所述的一种它激式高频高压振荡电路，其特征在于，所述开关电路包括MOS管Q1、电阻R1和二极管D1，所述MOS管基极与电阻R1和二极管D1并联。

3.根据权利要求1所述的一种它激式高频高压振荡电路，其特征在于，所述吸收电路(2)包括二极管D2、电阻R2、电容C2组成，用于吸收MOS开通、关断时产生的干扰信号。

4.根据权利要求1所述的一种它激式高频高压振荡电路，其特征在于，所述驱动电路(3)采用高速光耦芯片IR4427。

5.根据权利要求1所述的一种它激式高频高压振荡电路，其特征在于，所述变压器(4)初级线圈与检测电路连接，次级线圈与臭氧陶瓷片连接。

6.根据权利要求1所述的一种它激式高频高压振荡电路，其特征在于，所述检测单元包括二极管D3和串联的电阻R3和电阻R4，所述电阻R3一端连接变压器(4)初级线圈，R4另一端接地，所述电阻R3和R4串联的节点A分别与二极管阳极D3连接和单片机连接，所述二极管D3阴极接至工作电压5V。

7.基于上述权利要求1-6任一所述的一种它激式高频高压振荡电路的控制方法，其特征在于包括以下具体步骤：

1)单片机发出启动脉冲；

2)检测电路开始检测高频振荡单元负载情况，并把脉冲信号和变压器电压输出值传送给单片机；

3)单片机每间距一段时间计算检测电路输入的脉冲信号个数和变压器输出电压值；当脉冲个数达到设定值范围内时，判断输出负载为正常；否则判断输出负载为轻载或重载；

4)重复判断，累计判断正常负载达到设定的次数时，则进入正常运行，固定低电平时间，导通时间根据输出电压要求逐步加大，在正常运行状态下，实时判断变压器初级的频率变化，单片机每间距一段时间计算检测电路输入的脉冲信号个数，当判断为负载较轻或者较重的情况降低导通时间，重新进入启动判断循环，以保证电路的可靠运行。

8.根据权利要求7所述的一种它激式高频高压振荡电路的控制方法，其特征在于，所述步骤3)中单片机是通过检测电路检测变压器初级端的频率变化来区分次级空载与带载时频率变化差别，判断负载较轻。

9.根据权利要求7所述的一种它激式高频高压振荡电路的控制方法，其特征在于，所述步骤3)中单片机是通过在变压器后端引脚增加电压信号采样的方式，检测电路将变压器输出电压信号反馈给单片机的AD采样口，判断负载较重。