CN203827214U - 一种便携式超声波换能器驱动装置 - Google Patents

一种便携式超声波换能器驱动装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于，包括依次连接的便携电源、放大电路、驱动电路和输出线缆，以及可选的电源控制电路和交互控制装置，可产生20KHz～200MHz的高频交流驱动信号来驱动各类超声波换能器。所述的便携电源提供低压直流0～20V输入，可采用传统的一次性干电池或可充电干电池，也可采用可充电的镍镉电池(Ni-Cd)、镍氢电池(Ni-Mh)、锂电池(Li-ion)或锂聚合物电池(Li-polymer)，也可采用USB移动电源。本实用新型具有体积小重量轻、使用简单便利、超低阻抗、电能利用效率高、功耗低的特点。

Description

一种便携式超声波换能器驱动装置
技术领域
本实用新型涉及一种可用于工业、医疗、保健和美容等领域的便携式超声波换能器驱动装置。 
背景技术
当前，用于工业、医疗、保健和美容领域的传统超声波应用有非常明显的局限性，首先尺寸较大，目前最小的超声波换能器驱动装置约有常规家用电话机那么大，用于医疗和工业的这类装置甚至达到家用小轿车的尺寸；其次重量较重，较小型的超声波换能器驱动装置大概2～10公斤，更大型的超声波换能器驱动装置甚至达到几百公斤；再次不便于携带，目前国内普遍应用的超声波换能器驱动装置由于功耗很高，需要外部电源的持续供电，只能从标准的220V交流电源插座取电或采用大尺寸的蓄电池供电，不便于携带；最后使用不便，传统的超声波换能器驱动装置使用时需要用户用手或身体频繁操作装置，占用了用户的手，使用起来不方便。传统超声波内部组件结构复杂，电路设计不合理，进而需要较大空间散热，这些局限性极大地限制了超声波技术在这些领域的更灵活的应用。 
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述各种缺陷，提供的一种便携式超声波换能器驱动装置。 
一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：包括依次连接的便携电源、放大电路、驱动电路和输出线缆，以及可选的电源控制电路和交互控制装置，可产生20KHz～200MHz的高频交流驱动信号来驱动各类超声波换能器；驱动电路包括依次连接的晶振时序电路、引脚驱动器和成对使用的场效应管；驱动电路还包括成对使用的场效应管，其中场效应管可采用金属氧化物场效应管MOSFET，每一对场效应管都由一个P型MOSFET和一个N型MOSFET构成。 
所述的便携电源提供低压直流0～20V输入，可采用传统的一次性干电池或可充电干电池，也可采用可充电的镍镉电池Ni-Cd、镍氢电池Ni-Mh、锂电池Li-ion或锂聚合物电池Li-polymer，也可采用USB移动电源。 
所述的放大电路将电源输出的直流低压信号进行稳压和放大。 
所述的驱动电路采用成对的场效应管来降低其输出阻抗，其中驱动电路的输出阻抗达到1欧姆以下，驱动电路可将80％以上的电能传输到超声波换能器上。 
所述的电源控制电路包括充电、放电和用电状态显示和控制电路。 
所述的交互控制装置可采集便携式超声波换能器驱动装置的工作状态信息，用LED灯显示不同颜色来表达不同工作状态，也可采用按钮开关来控制电源的打开和关闭。 
所述的便携电源、放大电路、驱动电路和输出线缆，以及可选的电源控制电路和交互控制装置的整体 长、宽、高在100mm*60mm*20mm以下，总重量在120g以下。 
所述的输出线缆可采用低阻抗的同轴线缆，在传输高频交流驱动信号时降低线路损耗。 
所述的晶振时序电路采用Linear Technology的LTC6907芯片，提供从40KHz到4MHz的频率输出；场效应管采用Vishay的Si4500BDY芯片。 
本实用新型和已有技术相比较，其效果是积极和明显的：该装置具有体积小重量轻、使用简单便利、超低阻抗、电能利用效率高、功耗低的特点，可用作工业、医疗、保健和美容等领域的微型超声波换能器驱动装置，尤其适用于对超声波换能器驱动装置的尺寸、重量、供电条件有严格限制的场合。 
附图说明
图1为本实用新型的一种外部连接结构示意图。 
图2为本实用新型的一种内部连接结构示意图。 
图3为本实用新型的驱动电路参考原理图。 
图4为本实用新型放大电路参考原理图。 
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 
如图1所示，便携式超声波换能器驱动装置100，与超声波换能器700相连接，利用输出的高频交流驱动信号来驱动超声波换能器700，将电能转化为超声波。 
如图2所示，本装置包括依次连接的便携电源101，放大电路120、驱动电路130和输出线缆500，也包括可选的交互控制装置105和电源控制电路108。驱动电路130接收放大电路120的输出电压信号，来驱动晶振时序电路、引脚驱动器和成对的场效应管。实施例中，晶振时序电路的晶振选择无源贴片类型的晶振，工作频率设定在2MHz，场效应管选择金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)，一对场效应管由一块P型MOSFET和一块N型的MOSFET并联组成，用来输出2MHz的驱动信号。 
参见图2所示，便携电源101作为系统工作的能量来源，可采用传统的一次性或可充电干电池，也可采用可充电的镍镉电池(Ni-Cd)、镍氢电池(Ni-Mh)、锂电池(Li-ion)或锂聚合物电池(Li-polymer)，以及USB移动电源。便携电源101为便携式超声波换能器驱动装置100提供低压直流0～20V输入，实施例中采用3.7V的锂电池(Li-ion)。 
参见图2所示，交互控制装置105包括一个按钮式的开关控制器，用于接通或断开便携电源101与后续电路的连接，也包括一个LED指示灯，其引脚连接电源控制电路108的输出，用来表达装置100的工作状态，当指示灯熄灭时，装置100处于关闭状态。进一步地，为便于用户更好地使用本装置100，交互控制装置105可配置成包括一块带触摸显示控制电路的显示屏，可以方便用户选择适合应用场景的工作模式， 调节输出功率，使用时间，工作频率等参数，显示当前系统的工作状态，配置参数和其他信息等。 
参加图2所示，电源控制电路108与便携电源101相连，带有一个可充电口。实施例中，电源控制电路108的充电口采用5V输入的miniUSB接口。 
参见图2所示，放大电路120把便携电源101的输出信号进行放大稳压和升压，稳压避免因电池电量的不断消耗或其他外部环境的干扰带来的电压变化，实施例中稳压电路稳定输出3.7V；升压则把稳压过后的输出电压升高，以提供更好的驱动能力，实施例中采用3.7V输入，升高到5V输出。 
参见图2所示，便携式超声波换能器驱动装置100通过低阻抗输出线缆500把驱动电路130生成的高频交流驱动信号传输到超声波换能器700，最终由超声波换能器700把高频交流驱动信号转化为超声波并发射出去。实施例中，输出线缆500采用50欧姆阻抗的同轴线缆，在传输距离达到5米以上时，可进一步采用更低阻抗的同轴线缆来降低线路损耗和衰减。 

Claims (9)

1.一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：包括依次连接的便携电源、放大电路、驱动电路和输出线缆，以及可选的电源控制电路和交互控制装置，可产生20KHz～200MHz的高频交流驱动信号来驱动各类超声波换能器；驱动电路包括依次连接的晶振时序电路、引脚驱动器和成对使用的场效应管；驱动电路还包括成对使用的场效应管，其中场效应管可采用金属氧化物场效应管MOSFET，每一对场效应管都由一个P型MOSFET和一个N型MOSFET构成。 
2.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的便携电源提供低压直流0～20V输入，可采用传统的一次性干电池或可充电干电池，也可采用可充电的镍镉电池Ni-Cd、镍氢电池Ni-Mh、锂电池Li-ion或锂聚合物电池Li-polymer，也可采用USB移动电源。 
3.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的放大电路将电源输出的直流低压信号进行稳压和放大。 
4.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的驱动电路采用成对的场效应管来降低其输出阻抗，其中驱动电路的输出阻抗达到1欧姆以下，驱动电路可将80％以上的电能传输到超声波换能器上。 
5.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的电源控制电路包括充电、放电和用电状态显示和控制电路。 
6.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的交互控制装置可采集便携式超声波换能器驱动装置的工作状态信息，用LED灯显示不同颜色来表达不同工作状态，也可采用按钮开关来控制电源的打开和关闭。 
7.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的便携电源、放大电路、驱动电路和输出线缆，以及可选的电源控制电路和交互控制装置的整体长、宽、高在100mm*60mm*20mm以下，总重量在120g以下。 
8.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的输出线缆可采用低阻抗的同轴线缆，在传输高频交流驱动信号时降低线路损耗。 
9.如权利要求1所述的一种便携式超声波换能器驱动装置，其特征在于：所述的晶振时序电路采用Linear Technology的LTC6907芯片，提供从40KHz到4MHz的频率输出；场效应管采用Vishay的Si4500BDY芯片。 
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