CN112953246A - 一种高频功率源系统和负载驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种高频功率源系统和负载驱动系统。该高频功率源系统，包括：高频信号源电路；该高频信号源电路，包括依次连接的高频信号产生电路、信号处理电路、推挽谐振电路和阻抗变换电路，以及向推挽谐振电路提供输入电压信号的可调开关稳压电路；高频信号产生电路，用于输出高频方波信号；信号处理电路，用于对高频方波信号进行处理，得到两路带死区的反向方波信号；推挽谐振电路，用于在两路带死区的反向方波信号驱动下，根据输入电压信号输出两路反向的正弦半波信号；阻抗变换电路，用于合成两路反向的正弦半波信号，并进行信号放大得到高频交流电压信号。该系统电路拓扑结构简单，体积更小，结构紧凑，可靠性高，适用于声表面波器件的驱动。
Description
技术领域
本发明属于声表面波器件驱动技术领域，具体地涉及一种高频功率源系统和负载驱动系统。
背景技术
声表面波器件(SAW，surface acoustic wave)的工作原理为：采用高频功率源系统在压电基片上的叉指换能器两端通过高频交流电压信号，由于压电基片的逆压电效应将输入的高频交流电压信号转变成机械振动声波信号并沿压电基片表面传播。由于声表面波器件尺寸微小，便于与其他器件集成，可靠性高，一致性好，容易实现信号取样和变换，在通信、雷达、电视等领域已成功应用。并且，近年来，声表面波器件在微流控领域也受到广泛关注，应用于微流体雾化、液滴喷射、溶液混合、细胞融合与分离、粒子筛选等多种场景。
现有技术中，高频功率源系统通常包括射频信号源和功率放大器，由于射频信号源和功率放大器的体积庞大，不便于携带，这极大的限制了声表面波器件的应用场景。因此，亟待提供一种体积小、便于携带的高频功率源系统。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本公开实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种高频功率源系统和负载驱动系统。
作为本公开实施例的第一方面，涉及一种高频功率源系统，包括：高频信号源电路；
所述高频信号源电路，包括依次连接的高频信号产生电路、信号处理电路、推挽谐振电路和阻抗变换电路，以及向所述推挽谐振电路提供输入电压信号的可调开关稳压电路；
所述高频信号产生电路，用于输出高频方波信号；
信号处理电路，用于对高频方波信号进行处理，得到两路带死区的反向方波信号；
所述推挽谐振电路，用于在两路带死区的反向方波信号驱动下，根据所述输入电压信号输出两路反向的正弦半波信号；
所述阻抗变换电路，用于合成所述两路反向的正弦半波信号，并进行信号放大得到高频交流电压信号。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统，还包括：单片机控制电路和人机交互电路；
所述单片机控制电路与所述人机交互电路和所述高频信号源电路分别连接；
所述单片机控制电路，用于根据人机交互电路的输入信号控制所述高频信号产生电路和所述推挽谐振电路启动工作。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统中，所述推挽谐振电路包括第一MOS管驱动电路、第二MOS管驱动电路、MOS管开关、第一变压器和第一电容；所述MOS管开关包括两个MOS管；
所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路分别连接所述信号处理电路的两个输出端；
所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路的输出端分别连接所述MOS管开关的两个MOS管的栅极，所述两个MOS管的漏极分别连接所述第一变压器初级线圈出线端和次级线圈的进线端，所述第一变压器初级线圈进线端和次级线圈的出线端连接所述可调开关稳压电路的输出端，所述第一电容并联于所述第一变压器初级线圈出线端和次级线圈的进线端。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统中，所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路为隔离式栅极驱动器；所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路的输入端分别连接所述单片机控制电路的控制输出端。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统中，所述阻抗变换电路，包括：第二电容、第三电容和第二变压器；
所述第二变压器的初级线圈分别经第二电容和第三电容连接所述第一变压器初级线圈和次级线圈的出线端。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统中，所述高频信号产生电路包括有源晶振电路，所述有源晶振电路的使能端与所述单片机控制单路模块连接；所述有源晶振电路的频率为10Mhz至50Mhz。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统中，所述信号处理电路，包括：积分电路和脉冲整形电路；
所述积分电路，用于对所述高频方波信号进行变换得到脉冲信号；
所述脉冲整形电路，用于对所述脉冲信号进行整形得到两路带死区的反向方波信号。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统中，所述积分电路包括相互连接的第一电阻和第四电容。
在一个或一些可选的实施例中，所述的高频功率源系统中，所述脉冲整形电路包括：第一电压比较器、第二电压比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电容；
所述第一电压比较器的正向输入端和所述第二电压比较器的反向输入端经所述第五电容连接所述积分电路，所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻依次连接，所述第一电压比较器的反向输入端连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间，所述第二电压比较器的正向输入端连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间。
作为本公开实施例的第二方面，涉及一种负载驱动系统，包括：声表面波器件和上述的高频功率源系统。
本公开实施例至少实现了如下技术效果：
本发明实施例提供的高频功率源系统，通过信号处理电路、推挽谐振电路对高频信号产生电路产生的方波信号进行处理得到正弦波信号，并通过阻抗变换电路实现正弦波信号放大，得到高频交流电压信号。采用方波信号激励的推挽谐振电路实现的高频功率源系统，与现有技术中采用正弦波信号激励的高频功率源系统相比，电路拓扑结构简单，采用的电路器件体积更小，结构紧凑，可靠性高，降低了制作成本、电路的转换效率高，便于实现高效率输出高频交流电压信号，适用于声表面波器件的驱动。
本发明实施例提供的高频功率源系统中，推挽谐振电路路中的MOS开关管工作在开关方式，并且利用变压器漏感和第一电容组成谐振电路，使电路工作在谐振状态，使得推挽谐振电路能够直接输出正弦波电压信号，无需额外的电气元件进行滤波，电路结构简单，可靠性高。
本发明实施例提供的高频功率源系统中，可以根据待驱动负载的响应频率，确定高频信号源电路的晶振频率，使得最后输出的高频交流电压信号的频率与待驱动负载的响应频率一致，输出的高频交流电压信号的稳定性好，保证待驱动负载工作在最佳状态，降低能量损失，同时，进一步保证高频功率源系统适用于声表面波器件的驱动。
本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所记载的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为本公开实施例提供的一种高频功率源系统的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的一种高频信号源电路的结构示意图；
图3为本公开实施例提供的另一种高频信号源电路的结构示意图；
图4为本公开实施例提供的一种充电电路的结构示意图；
图5为本公开实施例提供的一种可调开关稳压电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供一种高频功率源系统，参照图1和图2所示，包括：高频信号源电路1；所述高频信号源电路1，包括依次连接的高频信号产生电路101、信号处理电路102、推挽谐振电路103和阻抗变换电路104，以及向所述推挽谐振电路103提供输入电压信号的可调开关稳压电路105；所述高频信号产生电路101用于输出高频方波信号；信号处理电路102，用于对高频方波信号进行处理，得到两路带死区的反向方波信号；所述推挽谐振电路103用于在两路带死区的反向方波信号驱动下，根据所述输入电压信号输出两路反向的正弦半波信号；所述阻抗变换电路，用于合成所述两路反向的正弦半波信号，并进行信号放大得到高频交流电压信号。
本发明实施例提供的高频功率源系统，通过信号处理电路102、推挽谐振电路103对高频信号产生电路101产生的方波信号进行处理得到正弦波信号，并通过阻抗变换电路104实现正弦波信号放大，得到高频交流电压信号。采用方波信号激励的推挽谐振电路103实现的高频功率源系统，与现有技术中采用正弦波信号激励的高频功率源系统相比，电路拓扑结构简单，采用的电路器件体积更小，结构紧凑，可靠性高，降低了制作成本、电路的转换效率高，便于实现高效率输出高频交流电压信号，适用于声表面波器件的驱动。
本发明实施例中，参照图2所示，该所述信号处理电路102，包括：积分电路1021和脉冲整形电路1022；
所述积分电路1021用于对所述高频方波信号进行变换得到脉冲信号；
所述脉冲整形电路1022，用于对所述脉冲信号进行整形得到两路带死区的反向方波信号。
在一个实施例中，所述高频功率源系统，参照图1所示，还包括：充电电路4、直流电源电路5、单片机控制电路2和人机交互电路3；
所述的充电电路4用于提供输入电压信号；
所述直流电源电路5，用于对充电电路4的输入电压信号进行调节，得到所述单片机控制电路2、人机交互电路3、高频信号产生电路101、所述脉冲整形电路1022、所述推挽谐振电路103和所述可调开关稳压电路105的驱动电压信号；
所述单片机控制电路2与所述人机交互电路3和所述高频信号源电路1分别连接；
所述单片机控制电路2，用于根据人机交互电路3的输入信号控制所述高频信号产生电路101和所述推挽谐振电路103启动工作。
在一个具体实施例中，所述推挽谐振电路103包括第一MOS管驱动电路、第二MOS管驱动电路、MOS管开关、第一变压器和第一电容；所述MOS管开关包括两个MOS管；
所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路分别连接所述脉冲整形电路1022的两个输出端；
所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路的输出端分别连接所述MOS管开关的两个MOS管的栅极，所述两个MOS管的漏极分别连接所述第一变压器初级线圈出线端和次级线圈的进线端，所述第一变压器初级线圈进线端和次级线圈的出线端连接所述可调开关稳压电路105的输出端，所述第一电容并联于所述第一变压器初级线圈出线端和次级线圈的进线端。
在一个具体实施例中，所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路为隔离式栅极驱动器；所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路的输入端分别连接所述单片机控制电路2的控制输出端。
本发明实施例提供的高频功率源系统中，推挽谐振电路103路中的MOS开关管工作在开关方式，并且利用变压器漏感和第一电容组成谐振电路，使电路工作在谐振状态，使得推挽谐振电路103能够直接输出正弦波电压信号，无需额外的电气元件进行滤波，电路结构简单，可靠性高。
在一个具体实施例中，所述阻抗变换电路104，包括：第二电容、第三电容和第二变压器；
所述第二变压器的初级线圈分别经第二电容和第三电容连接所述第一变压器初级线圈和次级线圈的出线端。
在一个具体实施例中，所述高频信号产生电路101包括有源晶振电路，所述有源晶振电路的使能端与所述单片机控制单路模块连接；所述有源晶振电路的频率为10Mhz至50Mhz。
本发明实施例提供的高频功率源系统中，可以根据待驱动负载的响应频率，确定高频信号源电路1的晶振频率，使得最后输出的高频交流电压信号的频率与待驱动负载的响应频率一致，输出的高频交流电压信号的稳定性好，保证待驱动负载工作在最佳状态，降低能量损失，同时，进一步保证高频功率源系统适用于声表面波器件的驱动。
在一个具体实施例中，所述积分电路1021包括相互连接的第一电阻和第四电容。
在一个具体实施例中，所述脉冲整形电路1022包括：第一电压比较器、第二电压比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电容；
所述第一电压比较器的正向输入端和所述第二电压比较器的反向输入端经所述第五电容连接所述积分电路1021，所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻依次连接，所述第一电压比较器的反向输入端连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间，所述第二电压比较器的正向输入端连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间。
在一个具体实施例中，本发明实施例中所描述的上述脉冲信号可以是三角波信号。参照图2所示，所述的高频信号产生电路101可以采用有源晶振用于产生高频方波信号；所述的积分电路1021将有源晶振产生的方波信号转换成三角波信号；所述的脉冲整形电路1022将积分后的三角波信号转换成两路反向的方波信号；所述的推挽谐振电路103配合所述的可调开关稳压电路105在脉冲整形电路1022输出的两路反向方波信号的控制下进行振荡且输出两路互补正弦半波信号；所述的阻抗变换电路104将上述两路反向的正弦半波信号进行合成放大成一列完整的交流正弦波信号。
在一个具体实施例中，本发明实施例中所描述的上述脉冲信号可以是三角波信号或者类似三角波信号。参照图3所示，作为图2所示的高频信号源电路1的一种具体实现方式，假设高频功率源系统需要输出频率为30MHz，功率为20W的正弦波信号，则选择有源晶振Y1为30MHz的有源晶振，有源晶振Y1输出使能端EN与单片机控制端口连接，当单片机控制电路2发出使能信号时，控制有源晶振输出方波信号；
第一电阻R1和第四电容C4组成积分电路1021，有源晶振输出的方波信号积分后转换成类似三角波信号；
第一电压比较器U1、第二电压比较器U2及第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电容C5构成脉冲整形电路1022，其中，第一电压比较器U1和第二电压比较器U2均可采用LMV7219M5芯片实现，经过积分后的类似三角波信号通过脉冲整形电路1022转换成两路反向的方波信号；
隔离式栅极驱动器U3和U4、MOS管开关U5、第一变压器T1及第一电容C1构成系统推挽谐振电路103，且连接于隔离式栅极驱动器U3和U4之间的控制输出端ON与单片机控制电路2的控制输出端连接，可调开关稳压电路105控制输出信号端VCC_ADJ与第一变压器T1连接，当接收到单片机控制端的启动指令时，控制输出端ON工作，所述的两路反向的方波信号控制隔离式栅极驱动器U3和U4工作，进而驱动MOS管开关的两个MOS管交替通断，使第一变压器T1和第一电容C1进行振荡，输出两路反向正弦半波信号；
电容器C2和C3、变压器T2及其外围电路构成系统阻抗变换电路104，电容器C2和C3为隔直电容，所述的两路反向的正弦半波信号经过第二电容C2和第三电容C3耦合进入变压器T2，使两路反向正弦半波信号合成后，放大后得到高频交流电压信号。
在一个可选的实施例中，该充电电路4的具体结构可以采用现有技术中的实现方式。为便于理解本发明的技术方案，提供一种适用于便携式工频功率源系统的充电电路4，该充电电路4包括输入电源接口、升压电路模块、充电控制模块、电池、电压采集端AD0和输出端BAT+，该电压采集端与所述单片机控制电路2连接。
在一个具体实施例中，参照图4所示，假设该充电电路4的输入电压为5V，该输入电源接口为5V USB电源接口，该充电电路4的储能电源为12V电池，该电池的正极和负极端之间连接第五电阻R5和第六电阻R6，所述电压采集端AD0连接于所述第五电阻R5和第六电阻R6之间，通过第五电阻R5和第六电阻R6串联分压，使得单片机控制电路2能够实时采集第六电阻R6两端的电压。该充电控制模块控制电池充电分为三个阶段，分别为预充阶段、恒流阶段和恒压阶段，则充电电路4的具体工作过程具体包括：
当5V USB电源接口接入5V直流电源时，升压电路模块将5V电源电压进行升压至当前电池的电源电压；
若电池电压值低于9V时，则充电控制模块，控制升压电路模块进入预充阶段，例如，以200mA电流给电池预充电；
若电池电压值达到9V，则充电控制模块，控制升压电路模块进入恒流阶段，对电池以恒定电流进行充电，例如，充电电流恒定为0.8A；
若电池电压值达到12.6V，则充电控制模块，控制升压电路模块进入恒压阶段，此时，充电电路4的输出电压随电池电压实时变化，当电池电压达到12.6V时，电池充满，充电过程截止，如果电池电压被消耗而下降到低于12.3V时，则充电控制模块重新控制升压电路模块为电池充电。
本发明实施例中，该升压电路模块可采用芯片MSC8205S N-MOSFET构成。当然本发明实施例中的升压电路模块还可以采用现有技术中的其他升压电路芯片，对此，本发明实施例中，不做具体限定。
本发明实施例中，充电控制模块可采用HM4032开关型锂聚合物电池充电管理芯片，该HM4032芯片还可以外接充电状态指示电路，若电池处于充电状态，则亮红灯，若电池充满电，则亮绿灯。当然本发明实施例中的充电控制模块还可以采用现有技术中的其他充电管理芯片，包括HM4031或HM4042开关型锂聚合物电池充电管理芯片。对此，本发明实施例中，不做具体限定。
在一个可选的实施例中，所述的直流电源电路5可以包括一路或多路升压变换器电路和/或降压变换器电路，每路升压变换器电路和/或降压变换器电路的输入端连接所述充电电路4的输出端BAT+，输出端连接所述单片机控制电路2、人机交互电路3、高频信号产生电路101、所述脉冲整形电路1022、所述推挽谐振电路103中的至少一个。例如，所述的降压变换器电路可采用集成降压芯片TPS5430构成降压变换DC/DC稳压电路，得到5v的输出电压；或者，所述的降压变换器电路可采用三端稳压芯片LM78L33构成，得到3.3v的输出电压，再或者，所述的升压变换器电路模块可采用开关稳压芯，例如TPS55340开关稳压器构成，得到电压范围可调的输出电压。
本发明实施例中，可调开关稳压电路105也可以采用上述的升压变换器电路，参照图5所示，TPS55340开关稳压器的VIN端连接充电电路4的BAT+端即输入12V电压，FB端连接与第七电阻R7和第八电阻R8之间，所述第七电阻R7的一端为可调电压输出端VCC_ADJ。则在高频功率源使用工程中，调节第七电阻R7和第八电阻R8的阻值大小，就可以对输出电压VCC_ADJ的值进行调节，其调节关系为：VCC_ADJ＝12V×1.2×(R7+R8)/R8；
本发明实施例提供的可调开关稳压电路105中，可以得到的可调节电压范围为12V～50V，输出不同的可调节电压值VCC_ADJ，通过调节高频交流电压信号的电压，从而实现调节高频功率源系统的输出功率。
本发明实施例中，该人机交互电路3可以采用现有技术中的方式来实现。在一个具体实施例中，可以是，该人机交互电路3连接按键和三个不同颜色的指示灯，该按键和三个指示灯分别连接所述单片机控制电路2，当单片机控制电路2接收到使用者通过操作按键发出的指令，使用者可以通过操作按键的时长和次数来实现控制系统开启、关闭以及调整系统工作模式，单片机控制电路2还可以根据系统的开机状态、电池电量、电池是否充电的状态控制三个指示灯中的至少一个开启，以使得使用者能够监测系统的开机状态、当前电池的电量和电池是否正在充电的状态。
在一个实施例中，所述的单片机控制电路2可以采用STM32F103V8T6单片机系统路来实现，单片机控制电路2分别与所述的充电电路4中电池电量采集端AD0和所述的充电控制模块的充电状态指示电路、所述的直流电源电路5、所述的人机交互电路3中的按键31和三色指示灯32、以及所述的高频信号源电路1中输出控制端口ON和晶振使能端EN连接；当上电后单片机控制电路2会处于工作状态，以实现高频信号功率源系统的工作。
在一个实施例中，若通过对单片机控制电路2进行编程设置，设置在2秒内快速连续按键5次，系统开机；在系统启动工作状态下，设置在2秒内快速连续按键5次，系统关机。那么，在系统未启动工作的情况下，使用者单次按下按键，单片机控制电路2不启动工作，不发出任何指令。在高频功率源系统启动工作后，若使用者长按按键，则单片机控制电路2控制直流电源电路5、高频信号源电路1工作，连续输出高频正弦波电压信号，以驱动待驱动负载工作。若使用者长按按键时间超过5秒，则单片机控制电路2控制直流电源电路5、高频信号源电路1停止工作，停止输出高频正弦波电压信号。在高频功率源系统开机状态下，若单片机控制电路2连续40秒未收到使用者通过按键发出任何指令，则控制三个指示灯闪烁，系统进入休眠状态。
假设该三个指示灯可以是颜色为蓝色、绿色和红色的指示灯，可以对单片机控制电路2的单片机进行编程设置：设置系统开机时，绿色指示灯闪烁；系统关机时，红色指示灯闪烁；在充电电路4工作时，三色指示灯实时显示电池充电电量状态。在一个具体实施例中，可以是，当检测到电池电量大于70％时，单片机控制电路2控制绿色指示灯闪烁，当检测到电池电量在30％～70％之间，单片机控制电路2控制蓝色指示灯闪烁，当检测到电池电量低于30％，单片机控制电路2控制红色指示灯闪烁，当检测到电池电量充满时，单片机控制电路2控制三色指示灯全部点亮。当检测到电池电量低于10％，单片机控制电路2先发出指令控制红色指示灯闪烁，接着，单片机控制电路2停止工作，该高频功率信号源系统进入关机状态。
本发明实施例中，对于使用者的按键次数以及按键时间的设置，可以根据需求来进行设置，通过对单片机控制电路2的单片机的编程来实现设置时间和次数，以及可以根据实际需要设置不同电池电量情况下的需要亮灯的指示灯，以及亮灯的指示灯的闪烁状态。对此，本发明实施例中，可以不做具体限定。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种负载驱动系统，其特征在于，包括：声表面波器件和上述的高频功率源系统。
本发明实施例提供的负载驱动系统中高频功率源系统的具体实现方式，可以参照上述实施例中的详细描述，在此，不再赘述。
在一个具体实施例中，参照图1所示，所述的声表面波器件6为待驱动负载，包含压电基片61和叉指换能器62，叉指换能器62采用传统微电子工艺镀于压电基片61上表面。
优选地，所述的压电基片61为压电陶瓷、压电单晶以及以硅/蓝宝石/聚酰亚胺等支撑的氧化锌/氮化铝等压电薄膜材料；所述的叉指换能器62为类似手指交叉形状的金、银、铝、铜中的至少一种金属构成的电极；上述的高频功率源系统的高频信号源电路1的输出端与声表面波器件6的叉指换能器62的两组电极电连接，当叉指换能器62的两端输入高频交流电压信号时，由于压电材料的逆压电效应将输入的高频交流电压信号转换为沿压电基片表面传播的机械振动声波信号，机械振动声波信号即为所需的声表面波。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种高频功率源系统，其特征在于，包括：高频信号源电路；
所述高频信号源电路，包括依次连接的高频信号产生电路、信号处理电路、推挽谐振电路和阻抗变换电路，以及向所述推挽谐振电路提供输入电压信号的可调开关稳压电路；
所述高频信号产生电路，用于输出高频方波信号；
所述信号处理电路，用于对高频方波信号进行处理，得到两路带死区的反向方波信号；
所述推挽谐振电路，用于在两路带死区的反向方波信号驱动下，根据所述输入电压信号输出两路反向的正弦半波信号；
所述阻抗变换电路，用于合成所述两路反向的正弦半波信号，并进行信号放大得到高频交流电压信号。
2.如权利要求1所述的高频功率源系统，其特征在于，还包括：单片机控制电路和人机交互电路；
所述单片机控制电路与所述人机交互电路和所述高频信号源电路分别连接；
所述单片机控制电路，用于根据人机交互电路的输入信号控制所述高频信号产生电路和所述推挽谐振电路启动工作。
3.如权利要求2所述的高频功率源系统，其特征在于，所述推挽谐振电路包括第一MOS管驱动电路、第二MOS管驱动电路、MOS管开关、第一变压器和第一电容；所述MOS管开关包括两个MOS管；
所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路分别连接所述信号处理电路的两个输出端；
所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路的输出端分别连接所述MOS管开关的两个MOS管的栅极，所述两个MOS管的漏极分别连接所述第一变压器初级线圈出线端和次级线圈的进线端，所述第一变压器初级线圈的进线端和次级线圈的出线端连接所述可调开关稳压电路的输出端，所述第一电容并联于所述第一变压器初级线圈出线端和次级线圈的进线端。
4.如权利要求3所述的高频功率源系统，其特征在于，所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路为隔离式栅极驱动器；所述第一MOS管驱动电路和所述第二MOS管驱动电路的输入端分别连接所述单片机控制电路的控制输出端。
5.如权利要求3所述的高频功率源系统，其特征在于，所述阻抗变换电路，包括：第二电容、第三电容和第二变压器；
所述第二变压器的初级线圈分别经第二电容和第三电容连接所述第一变压器初级线圈和次级线圈的出线端。
6.如权利要求2所述的高频功率源系统，其特征在于，所述高频信号产生电路包括有源晶振电路，所述有源晶振电路的使能端与所述单片机控制单路模块连接；所述有源晶振电路的频率为10Mhz至50Mhz。
7.如权利要求1或2所述的高频功率源系统，其特征在于，所述信号处理电路，包括：积分电路和脉冲整形电路；
所述积分电路，用于对所述高频方波信号进行变换得到脉冲信号；
所述脉冲整形电路，用于对所述脉冲信号进行整形得到两路带死区的反向方波信号。
8.如权利要求7所述的高频功率源系统，其特征在于，所述积分电路包括相互连接的第一电阻和第四电容。
9.如权利要求8所述的高频功率源系统，其特征在于，所述脉冲整形电路包括：第一电压比较器、第二电压比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电容；
所述第一电压比较器的正向输入端和所述第二电压比较器的反向输入端经所述第五电容连接所述积分电路，所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻依次连接，所述第一电压比较器的反向输入端连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间，所述第二电压比较器的正向输入端连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间。
10.一种负载驱动系统，其特征在于，包括：声表面波器件和权利要求1-9任一项所述的高频功率源系统。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070114952A1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-24 | Hui-Qiang Yang | Light source driver circuit |
| US20070285168A1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-12-13 | Dishop Steven M | Solid-state rf power amplifier for radio transmitters |
| JP2008085391A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-10 | Toshiba Teli Corp | 高周波電力増幅回路 |
| CN201046159Y (zh) * | 2007-05-18 | 2008-04-16 | 上海沪通电子有限公司 | 电波刀功率发生器 |
| CN102315582A (zh) * | 2011-07-26 | 2012-01-11 | 华中科技大学 | 一种用于co2激光器的射频电源 |
| CN203342223U (zh) * | 2013-05-06 | 2013-12-18 | 重庆海扶医疗科技股份有限公司 | 一种超声波驱动电路和超声波治疗装置 |
| CN204794909U (zh) * | 2015-07-21 | 2015-11-18 | 桂林电子科技大学 | 一种用于耦合谐振无线电能传输装置的射频功率放大器 |
| CN105932859A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-09-07 | 清华大学深圳研究生院 | 一种质谱仪用射频电源 |
| CN106972779A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-21 | 南京鱼跃软件技术有限公司 | 一种采用单片机控制的压电陶瓷喷雾片驱动电路 |
| WO2019080400A1 (zh) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | 华南理工大学 | 基于SiC功率器件的全桥LLC谐振型等离子体电源 |
-
2021
- 2021-02-23 CN CN202110204452.1A patent/CN112953246B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070114952A1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-24 | Hui-Qiang Yang | Light source driver circuit |
| US20070285168A1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-12-13 | Dishop Steven M | Solid-state rf power amplifier for radio transmitters |
| JP2008085391A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-10 | Toshiba Teli Corp | 高周波電力増幅回路 |
| CN201046159Y (zh) * | 2007-05-18 | 2008-04-16 | 上海沪通电子有限公司 | 电波刀功率发生器 |
| CN102315582A (zh) * | 2011-07-26 | 2012-01-11 | 华中科技大学 | 一种用于co2激光器的射频电源 |
| CN203342223U (zh) * | 2013-05-06 | 2013-12-18 | 重庆海扶医疗科技股份有限公司 | 一种超声波驱动电路和超声波治疗装置 |
| CN204794909U (zh) * | 2015-07-21 | 2015-11-18 | 桂林电子科技大学 | 一种用于耦合谐振无线电能传输装置的射频功率放大器 |
| CN105932859A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-09-07 | 清华大学深圳研究生院 | 一种质谱仪用射频电源 |
| CN106972779A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-21 | 南京鱼跃软件技术有限公司 | 一种采用单片机控制的压电陶瓷喷雾片驱动电路 |
| WO2019080400A1 (zh) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | 华南理工大学 | 基于SiC功率器件的全桥LLC谐振型等离子体电源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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