CN203872378U - 一种便携式超音频感应加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式超音频感应加热装置,包括电源、开关控制电路、驱动电路,开关控制电路包括晶体管Q11、晶体管Q8、晶体管Q5、可控硅Q9;驱动电路包括芯片U1、晶体管Q7、晶体管Q4、晶体管Q6、晶体管Q3、晶体管Q2、晶体管Q1、二极管D5、二极管D6、二极管D8、二极管D7、变压器T1;本装置电路简单,电子元器件少,开通和关断迅速,稳定可靠,散热器件轻,变压器T1磁芯利用率高,推挽工作时,两只对称的晶体管Q1、Q2每次只有一个导通,导通损耗小。工作时,电感L2内产生极性瞬间变化的强磁束,强磁束的电磁感应作用于被加热金属零件,产生涡电流,由于被加热金属零件内部存在着电阻,所以会产生焦耳热,使电能转换成为热能。
Description
技术领域
本实用新型涉及加热装置,尤其涉及一种便携式超音频感应加热装置。
背景技术
目前,超音频感应加热技术以高效,清洁,环保等众多优点而迅速在能源行业得到大力推广。它符合环保和可持续发展方针,是绿色环保型加热工艺之一。传统超音频感应加热装置主要应用与工业生产过程中,具有制造成本高,设备维护难等缺陷。
目前,国内生产的超音频感应加热装置,由于装置体积较大,大多都安装在固定的位置上,只能进行有限位置和角度的加热,而在不能应用于汽车维修,铁路养护,建筑施工和航空航天之中,而且电路复杂、效率低等缺陷,限制了装备的实用价值。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种操作方便、结构简单、效率高的便携式超音频感应加热装置。
本实用新型通过下述技术方案实现:
一种便携式超音频感应加热装置,包括电源、开关控制电路、驱动电路,所述开关控制电路,包括晶体管Q11、晶体管Q8、晶体管Q5、可控硅Q9;
所述晶体管Q11的发射极与晶体管Q8的集电极通过接点A连接,所述晶体管Q5的集电极通过电阻R22与晶体管Q8的基极连接,所述晶体管Q5的基极与A点连接,所述晶体管Q5的发射极通过电阻R21与A点连接,所述晶体管Q11的基极通过电阻R24与A点连接;所述晶体管Q8的发射极通过温度开关RT连接VCC端,VCC端通过电容C7和电容C13接地;
所述A点通过两个串联的稳压管D9、D10接地;A点与地之间接有电容C10;
所述可控硅Q9的阴极连接晶体管Q5的发射极,可控硅Q9的控制极通过二极管D12连接晶体管Q11的集电极,可控硅Q9的阳极通过电阻R18连接晶体管Q11的基极,可控硅Q9的阴极与控制极之间并联电阻R20和电容C11;
所述可控硅Q9的阳极通过电阻R17接电源的正极。
所述驱动电路,包括芯片U1、晶体管Q7、晶体管Q4、晶体管Q6、晶体管Q3、晶体管Q2、晶体管Q1、二极管D5、二极管D6、二极管D8、二极管D7、变压器T1;
所述晶体管Q7的基极通过电容C9连接晶体管Q4的集电极,晶体管Q7的基极通过电阻R8接地,晶体管Q7的发射极接地,晶体管Q4的集电极通过电阻R12接地,晶体管Q4的基极与发射极之间并联电阻R10,晶体管Q4的发射极接VCC端;晶体管Q4的基极通过电阻R14、电阻R16连接变压器T1初级线圈的第1脚;二极管D8和二极管D7串联后负极接变压器T1初级线圈的第1脚,正极接电阻R14与电阻R16之间的连接点;
所述晶体管Q2的栅极与漏极之间并联电阻R30,漏极接地,源极接变压器T1初级线圈的第1脚,源极与漏极之间并联电容C30,栅极通过二极管D4的负极接芯片U1的第5脚,二极管D4并联电阻R2;
所述芯片U1的第4脚与第5脚并联电阻R4,第4脚接晶体管Q7的集电极,第7脚通过电容C5和电阻R5接晶体管Q7的集电极;芯片U1的第3脚、第1脚、第8脚接地;
所述所述晶体管Q6的基极通过电容C8连接晶体管Q3的集电极,晶体管Q6的基极通过电阻R7接地,晶体管Q6的发射极接地,晶体管Q3的集电极通过电阻R11接地,晶体管Q3的基极与发射极之间并联电阻R9,晶体管Q3的发射极接VCC端;晶体管Q3的基极通过电阻R13、电阻R15连接变压器T1初级线圈的第3脚;二极管D5和二极管D6串联后负极接变压器T1初级线圈的第3脚,正极接电阻R13与电阻R15之间的连接点;
所述晶体管Q1的栅极与漏极之间并联电阻R31,漏极接地,源极接变压器T1初级线圈的第3脚,源极与漏极之间并联电容C31,栅极通过二极管D3的负极接芯片U1的第7脚,二极管D3并联电阻R1;
所述芯片U1的第2脚与第7脚并联电阻R3,第2脚接晶体管Q6的集电极,第5脚通过电容C6和电阻R6接晶体管Q6的集电极;
所述变压器T1初级线圈的第2脚为中心抽头,接电源的正极;
所述变压器T1次级线圈接电感L2。
所述变压器T1初级线圈的第1脚与第2脚之间并联电容C3。
所述晶体管Q11的集电极依次通过电阻R11、开关S1连接可控硅Q9的的阳极。
芯片U1采用通用芯片MC33151。
所述电感L2采用紫铜管绕制。
上述便携式超音频感应加热装置的控制方法,包括下述步骤:
按下开关S1,可控硅Q9的控制极电压高于阴极电压,阳极电压高于阴极电压,可控硅Q9开通;晶体管Q5的发射级电压高于基级电压,晶体管Q5开通,晶体管Q5的集电极为高电平;晶体管Q8的基级电压高于发射级电压,Q8开通,经过电阻R17、R18、R24、D9和D10分压后的电压通过Q8给驱动电路供电,本装置开启工作;
松开S1,可控硅Q9的控制级电压低于阴极电压,这时可控硅阳极和阴极之间的电压差是正弦半波,阳极和阴极之间的电压差有零点,可控硅Q9关闭;晶体管Q5的发射级电压低于基级电压,晶体管Q5关闭,晶体管Q5的集电极为低电平;晶体管Q8的基级电压为低电平,晶体管Q8关闭,经过电阻R17、R18、R24分压后的电压不能通过晶体管Q8给驱动电路供电,本装置停止工作;
当开关S1按下时,芯片U1的第6脚为高电平,U1开始工作,5脚为高电平,7脚为低电平,晶体管Q2开通,晶体管Q4的基级为低电平,晶体管Q4开通,晶体管Q4集电极对电容C9充电,电阻R8两端的电压由高电平降为低电平,电容C5上的电荷通过Q7放出;与此同时,芯片U1的第5脚高电平通过电阻R4、R5向电容C5充电,芯片U1的第4脚的电压由低升高,同时第5脚高电平通过R6、R3向电容C6充电,第2脚的电压由高降低,第4脚的电压开始高于高态输入阀值电压,第2脚电压开始低于低态输入阀值电压,工作状态切换;
切换之后,芯片U1第5脚输出为低电平,第7脚输出为高电平;晶体管Q1开通,晶体管Q3的基级为低电平,晶体管Q3开通,晶体管Q3集电极对电容C8充电,电阻R7两端的电压由高电平降为低电平,电容C6上的电荷通过晶体管Q6放出;与此同时,第7脚高电平通过电阻R3、R6向电容C6充电,第2脚的电压由低升高,同时第7脚高电平通过R5、R4向电容C5充电,第4脚的电压由高降低,第2脚的电压开始高于高态输入阀值电压,第4脚电压开始低于低态输入阀值电压,工作状态再次切换。
本实用新型相对于现有技术,具有如下的优点及效果:
本实用新型在超音频感应加热行业内率先采用了MC33151的驱动电路。通过电路优化设计以及在线仿真与调试,本装置将所有超音频感应加热所需的驱动波形,由MC33151驱动电路来实现,通过本电路对超音频感应加热装置的控制,可以确保在超音频感应加热装置输出功率最大。本装置体积小,重量轻,操作人员可以手持本装置在复杂环境和特殊角度下,对螺母、螺栓、轴承、齿轮、销、拉杆套和轨道杆端等金属零件进行无接触无火焰加热,安全快速地去除连接件之间冻结和锈蚀的化合物。可应用于汽车制造,铁路养护,建筑施工和航空航天等领域。
本实用新型的开关控制电路、驱动电路,电路简单,电子元器件少,开通和关断迅速,稳定可靠,散热器件轻,变压器T1磁芯利用率高,推挽工作时,两只对称的晶体管Q1、Q2每次只有一个导通,导通损耗小。
本实用新型加热装置工作时,超音频交变电流通过电感L2,在电感L2内产生极性瞬间变化的强磁束,强磁束的电磁感应作用于被加热金属零件,产生涡电流,由于被加热金属零件内部存在着电阻,所以会产生焦耳热,使电能转换成为热能。
附图说明
图1为本实用新型开关控制电路结构示意图。
图2为本实用新型驱动电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、2所示。本实用新型公开了一种便携式超音频感应加热装置,包括电源、开关控制电路、驱动电路;
所述开关控制电路,包括晶体管Q11、晶体管Q8、晶体管Q5、可控硅Q9;
所述晶体管Q11的发射极与晶体管Q8的集电极通过接点A连接,所述晶体管Q5的集电极通过电阻R22与晶体管Q8的基极连接,所述晶体管Q5的基极与A点连接,所述晶体管Q5的发射极通过电阻R21与A点连接,所述晶体管Q11的基极通过电阻R24与A点连接;所述晶体管Q8的发射极通过温度开关RT连接VCC端,VCC端通过电容C7和电容C13接地;
所述A点通过两个串联的稳压管D9、D10接地;A点与地之间接有电容C10;
所述可控硅Q9的阴极连接晶体管Q5的发射极,可控硅Q9的控制极通过二极管D12连接晶体管Q11的集电极,可控硅Q9的阳极通过电阻R18连接晶体管Q11的基极,可控硅Q9的阴极与控制极之间并联电阻R20和电容C11;
所述可控硅Q9的阳极通过电阻R17接电源的正极。
所述驱动电路,包括芯片U1、晶体管Q7、晶体管Q4、晶体管Q6、晶体管Q3、晶体管Q2(场效应管)、晶体管Q1(场效应管)、二极管D5、二极管D6、二极管D8、二极管D7、变压器T1;
所述晶体管Q7的基极通过电容C9连接晶体管Q4的集电极,晶体管Q7的基极通过电阻R8接地,晶体管Q7的发射极接地,晶体管Q4的集电极通过电阻R12接地,晶体管Q4的基极与发射极之间并联电阻R10,晶体管Q4的发射极接VCC端;晶体管Q4的基极通过电阻R14、电阻R16连接变压器T1初级线圈的第1脚;二极管D8和二极管D7串联后负极接变压器T1初级线圈的第1脚,正极接电阻R14与电阻R16之间的连接点;
所述晶体管Q2(场效应管)的栅极与漏极之间并联电阻R30,漏极接地,源极接变压器T1初级线圈的第1脚,源极与漏极之间并联电容C30,栅极通过二极管D4的负极接芯片U1的第5脚,二极管D4并联电阻R2;
所述芯片U1的第4脚与第5脚并联电阻R4,第4脚接晶体管Q7的集电极,第7脚通过电容C5和电阻R5接晶体管Q7的集电极;芯片U1的第3脚、第1脚、第8脚接地;
所述所述晶体管Q6的基极通过电容C8连接晶体管Q3的集电极,晶体管Q6的基极通过电阻R7接地,晶体管Q6的发射极接地,晶体管Q3的集电极通过电阻R11接地,晶体管Q3的基极与发射极之间并联电阻R9,晶体管Q3的发射极接VCC端;晶体管Q3的基极通过电阻R13、电阻R15连接变压器T1初级线圈的第3脚;二极管D5和二极管D6串联后负极接变压器T1初级线圈的第3脚,正极接电阻R13与电阻R15之间的连接点;
所述晶体管Q1(场效应管)的栅极与漏极之间并联电阻R31,漏极接地,源极接变压器T1初级线圈的第3脚,源极与漏极之间并联电容C31,栅极通过二极管D3的负极接芯片U1的第7脚,二极管D3并联电阻R1;
所述芯片U1的第2脚与第7脚并联电阻R3,第2脚接晶体管Q6的集电极,第5脚通过电容C6和电阻R6接晶体管Q6的集电极;
所述变压器T1初级线圈的第2脚为中心抽头,接电源的正极;
所述变压器T1次级线圈接电感L2。
所述变压器T1初级线圈的第1脚与第2脚之间并联电容C3。
所述晶体管Q11的集电极依次通过电阻R11、开关S1连接可控硅Q9的的阳极。
芯片U1采用通用芯片MC33151。
所述电感L2采用紫铜管绕制。
当本装置接通电源后,直流电经过驱动电路之后,变成超音频正负方波、超音频正弦波,再经过变压器T1,变成超音频低压正弦波,流过电感L2(电磁线圈),在电感L2内产生极性瞬间变化的强磁束,强磁束的电磁感应作用于被加热金属零件,产生涡电流,由于被加热金属零件内存在电阻,所以会产生焦耳热,使电能转换成为热能。
按下开关S1(自动复位按钮开关),可控硅Q9的控制极电压高于阴极电压,阳极电压高于阴极电压,可控硅Q9开通。
晶体管Q5的发射级电压高于基级电压,晶体管Q5开通,晶体管Q5的集电极为高电平。晶体管Q8的基级电压高于发射级电压,Q8开通,经过电阻R17、R18、R24、D9和D10分压后的电压通过Q8给后级驱动电路供电,本装置开启工作。
松开S1,可控硅Q9的控制级电压低于阴极电压,这时由于可控硅阳极和阴极之间的电压差是正弦半波,阳极和阴极之间的电压差有零点,可控硅Q9关闭。晶体管Q5的发射级电压低于基级电压,晶体管Q5关闭,晶体管Q5的集电极为低电平。晶体管Q8的基级电压为低电平,晶体管Q8关闭,经过电阻R17、R18、R24分压后的电压不能通过晶体管Q8给后级驱动电路供电,本装置停止工作。
电源的正极与负极之间并联有二极管D11,为瞬态抑制二极管,当二极管D11的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以皮秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护主电路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。温度开关RT,当本装置温度过高时,能自动关断,保护电路中的精密元器件。
芯片U1为高速双通道MOSFET驱动器MC33151,具有完全适用于驱动功率MOSFET的两个大电流输出通道,且具有低输入电流。
当开关S1按下时,芯片U1的第6脚为高电平,U1开始工作,5脚为高电平,7脚为低电平,晶体管Q2开通,晶体管Q4的基级为低电平,晶体管Q4开通,晶体管Q4集电极对电容C9充电,电阻R8两端的电压由高电平降为低电平,晶体管Q7的基级的高电平维持以一个很短时间T1,晶体管Q7开通时间很短,电容C5上的电荷通过Q7放出。与此同时,芯片U1的第5脚高电平通过电阻R4、R5向电容C5充电,芯片U1的第4脚的电压由低升高,同时第5脚高电平通过R6、R3向电容C6充电,第2脚的电压由高降低,经过一段T2时间后,第4脚的电压开始高于高态(逻辑1)输入阀值电压,第2脚电压开始低于低态(逻辑0)输入阀值电压,工作状态切换。
切换之后,芯片U1第5脚输出为低电平,第7脚输出为高电平。晶体管Q1开通,晶体管Q3的基级为低电平,晶体管Q3开通,晶体管Q3集电极对电容C8充电,电阻R7两端的电压由高电平降为低电平,晶体管Q6的基级的高电平维持以一个很短时间T1,晶体管Q6开通时间很短,电容C6上的电荷通过晶体管Q6放出。与此同时,第7脚高电平通过电阻R3、R6向电容C6充电,第2脚的电压由低升高,同时第7脚高电平通过R5、R4向电容C5充电,第4脚的电压由高降低,经过一段T3时间后,第2脚的电压开始高于高态(逻辑1)输入阀值电压,第4脚电压开始低于低态(逻辑0)输入阀值电压,工作状态再次切换。T3即为半个工作周期。
如上所述,便可较好地实现本实用新型。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种便携式超音频感应加热装置,包括电源、开关控制电路、驱动电路,其特征在于:
所述开关控制电路,包括晶体管Q11、晶体管Q8、晶体管Q5、可控硅Q9;
所述晶体管Q11的发射极与晶体管Q8的集电极通过接点A连接,所述晶体管Q5的集电极通过电阻R22与晶体管Q8的基极连接,所述晶体管Q5的基极与A点连接,所述晶体管Q5的发射极通过电阻R21与A点连接,所述晶体管Q11的基极通过电阻R24与A点连接;所述晶体管Q8的发射极通过温度开关RT连接VCC端,VCC端通过电容C7和电容C13接地;
所述A点通过两个串联的稳压管D9、D10接地;A点与地之间接有电容C10;
所述可控硅Q9的阴极连接晶体管Q5的发射极,可控硅Q9的控制极通过二极管D12连接晶体管Q11的集电极,可控硅Q9的阳极通过电阻R18连接晶体管Q11的基极,可控硅Q9的阴极与控制极之间并联电阻R20和电容C11;
所述可控硅Q9的阳极通过电阻R17接电源的正极。
2.根据权利要求1所述的便携式超音频感应加热装置,其特征在于:所述驱动电路,包括芯片U1、晶体管Q7、晶体管Q4、晶体管Q6、晶体管Q3、晶体管Q2、晶体管Q1、二极管D5、二极管D6、二极管D8、二极管D7、变压器T1;
所述晶体管Q7的基极通过电容C9连接晶体管Q4的集电极,晶体管Q7的基极通过电阻R8接地,晶体管Q7的发射极接地,晶体管Q4的集电极通过电阻R12接地,晶体管Q4的基极与发射极之间并联电阻R10,晶体管Q4的发射极接VCC端;晶体管Q4的基极通过电阻R14、电阻R16连接变压器 T1初级线圈的第1脚;二极管D8和二极管D7串联后负极接变压器T1初级线圈的第1脚,正极接电阻R14与电阻R16之间的连接点;
所述晶体管Q2的栅极与漏极之间并联电阻R30,漏极接地,源极接变压器T1初级线圈的第1脚,源极与漏极之间并联电容C30,栅极通过二极管D4的负极接芯片U1的第5脚,二极管D4并联电阻R2;
所述芯片U1的第4脚与第5脚并联电阻R4,第4脚接晶体管Q7的集电极,第7脚通过电容C5和电阻R5接晶体管Q7的集电极;芯片U1的第3脚、第1脚、第8脚接地;
所述所述晶体管Q6的基极通过电容C8连接晶体管Q3的集电极,晶体管Q6的基极通过电阻R7接地,晶体管Q6的发射极接地,晶体管Q3的集电极通过电阻R11接地,晶体管Q3的基极与发射极之间并联电阻R9,晶体管Q3的发射极接VCC端;晶体管Q3的基极通过电阻R13、电阻R15连接变压器T1初级线圈的第3脚;二极管D5和二极管D6串联后负极接变压器T1初级线圈的第3脚,正极接电阻R13与电阻R15之间的连接点;
所述晶体管Q1的栅极与漏极之间并联电阻R31,漏极接地,源极接变压器T1初级线圈的第3脚,源极与漏极之间并联电容C31,栅极通过二极管D3的负极接芯片U1的第7脚,二极管D3并联电阻R1;
所述芯片U1的第2脚与第7脚并联电阻R3,第2脚接晶体管Q6的集电极,第5脚通过电容C6和电阻R6接晶体管Q6的集电极;
所述变压器T1初级线圈的第2脚为中心抽头,接电源的正极;
所述变压器T1次级线圈接电感L2。
3.根据权利要求2所述的便携式超音频感应加热装置,其特征在于:所述变压器T1初级线圈的第1脚与第2脚之间并联电容C3。
4.根据权利要求3所述的便携式超音频感应加热装置,其特征在于:所 述晶体管Q11的集电极依次通过电阻R11、开关S1连接可控硅Q9的的阳极。
5.根据权利要求3所述的便携式超音频感应加热装置,其特征在于:芯片U1采用通用芯片MC33151。
6.根据权利要求2所述的便携式超音频感应加热装置,其特征在于:所述电感L2采用紫铜管绕制。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20141008 Effective date of abandoning: 20160504 |
|
C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |