CN211839320U - 一种超声波设备升压电路及控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种超声波设备升压电路，包括：放大模块，用于接收并放大控制模块输出的PWM信号，其中，控制模块与放大模块电连接；驱动模块，用于根据放大后的PWM信号，放大匹配输出模块的功率；电源模块，用于给控制模块、放大模块和匹配输出模块供电；匹配输出模块，用于给换能器供电；其中，匹配输出模块包括一变压器T1；变压器T1的初级作为匹配输出模块的供电输入端连接电源模块的供电输出端；电源模块的一输出端通过电容C26接地；变压器T1的次级作为输入模块的供电输出端连接换能器的供电输入端。与现有技术相比，本申请的超声波设备升压电路无需使用电感放大匹配输出模块的功率，简化了超声波换能器控制电路，减少超声波发生器的散热。

Description

一种超声波设备升压电路及控制电路

技术领域

本实用新型涉及到超声波设备领域，特别是涉及到一种超声波设备升压电路及控制电路。

背景技术

在家用超声波清洗设备中，超声波清洗设备包括超声波发生器、换能器和缸体。超声波清洗的应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高机械振荡而传播到介质，使清洗溶剂产生微小气泡，在气泡闭合时产生冲击波，从而达到清洗件表面净化的目的。超声波发生器含有升压电路，使得超声波发生器的输出功率能匹配换能器的功率需求。由于超声功率源与超声换能器之间阻抗不匹配，则换能器获得的能量比较小，能量损耗比较大，容易烧坏线路，因此，需要匹配电路作为功率源和超声波换能器之间的桥梁。而现有的超声波设备的升压电路中包含匹配电路。在现有匹配电路中，匹配电路由于存在电感，超声波设备的升压电路工作时，会导致匹配电感发热，换能器效率低，发热且噪音偏大。因此，在传统家用超声波设备中，如何改善超声波设备的升压电路，解决换能器效率低、发热和噪音偏大的问题，显得十分必要。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种超声波设备升压电路，旨在解决改善超声波设备的升压电路，解决换能器效率低、发热和噪音偏大的技术问题。

本实用新型提供一种超声波设备升压电路，包括：

放大模块，用于接收并放大控制模块输出的PWM信号，其中，控制模块与放大模块电连接；

驱动模块，用于根据放大后的PWM信号，放大匹配输出模块的功率；

电源模块，用于给控制模块、放大模块和匹配输出模块供电；

匹配输出模块，用于给换能器供电；

其中，匹配输出模块包括一变压器T1；

变压器T1的初级作为匹配输出模块的供电输入端连接电源模块的供电输出端；

电源模块的一输出端通过电容C26接地；

变压器T1的次级作为输入模块的供电输出端连接换能器的供电输入端。

优选的，放大模块包括三极管Q3和三极管Q5；

三极管Q3的基极连接三极管Q5的基极，作为放大模块的信号输入端连接控制模块的信号输出端；

三极管Q5的集电极作为放大模块的供电输入端连接电源模块的供电输出端；

三极管Q5的发射极连接三极管Q5的发射极，作为放大模块的信号输出端通过电阻R12连接驱动模块的信号输入端；

三极管Q3的集电极接地。

优选的，驱动模块包括场效应管Q2；

场效应管Q2的栅极作为驱动模块的信号输入端连接放大模块的信号输出端；

场效应管Q2的源极接地；

场效应管Q2的漏极作为驱动模块的输出端连接匹配输出模块的输入端；

同时，漏极通过电容C16接地。

优选的，变压器T1的初级匝数为10，次级匝数为60。

本实用新型还提供一种超声波设备控制电路，上述的超声波设备升压电路。

优选的，超声波设备控制电路，还包括：

控制模块，用于控制匹配输出模块输出的电压频率的PWM信号，并调整PWM信号，使PWM信号以调整后的电压频率相应的占空比，调整匹配输出模块输出的电压频率；

稳压模块，用于将电源模块提供的电压转换成控制模块的工作电压。

优选的，电源模块包括供电电池和电源适配器；

供电电池的正极作为电源模块的第一供电输出端连接稳压模块的供电输入端、放大模块的供电输入端以及匹配输出模块的供电输入端；

供电电池的负极通过电容C5接地；

电源适配器作为电源模块的第二供电输出端连接稳压模块的供电输入端、放大模块的供电输入端以及匹配输出模块的供电输入端，其中，电源适配器的供电输出端通过二极管D3连接稳压模块的输入端。

优选的，稳压模块包括稳压管；

稳压管的接入端作为稳压模块的输入端连接电源模块的供电输出端，同时稳压管的接入端通过电容C7接地；

稳压管的接地端接地；

稳压管的输出端作为稳压模块的输出端通过电感L1连接控制模块的供电输入端，同时稳压管的输出端通过电容C1接地；

控制模块包括一单片机；

单片机的正电源引脚作为控制模块的供电输入端连接稳压模块的供电输出端；

单片机的接地引脚接地；

单片机的第一数据输入/输出引脚作为控制模块的信号输出端连接放大模块的信号输入端。

本实用新型的有益效果在于：在本技术方案中，超声波设备升压电路无需使用电感放大匹配输出模块的功率，简化了超声波换能器控制电路，节省生产成本、降低超声波清洗机整机重量，减少超声波发生器的散热，从而提高工作效率。

附图说明

图1为本发明一种超声波设备升压电路的第一结构示意图；

图2为本发明一种超声波设备控制电路的第一结构示意图；

图3为本发明一种超声波设备控制电路的第二结构示意图。

标号说明：

1、控制模块；2、放大模块；3、驱动模块；4、电源模块；5、稳压模块；6、匹配输出模块。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实用新型提供一种超声波设备升压电路，包括：

放大模块2，用于接收并放大控制模块输出的PWM信号，其中，控制模块与放大模块2电连接；

驱动模块3，用于根据放大后的PWM信号，放大匹配输出模块6的功率；

电源模块4，用于给控制模块1、放大模块2和匹配输出模块6供电；

匹配输出模块6，用于给换能器供电；

其中，匹配输出模块6包括一变压器T1；

变压器T1的初级作为所述匹配输出模块的供电输入端连接电源模块4的供电输出端；

电源模块4的一输出端通过电容C26接地；

变压器T1的次级作为匹配输出模块6的供电输出端连接换能器的供电输入端。

在本实用新型实施例中，控制模块1输出PWM信号至放大模块2，放大模块2将放大后的PWM信号输出至驱动模块3，驱动模块3放大匹配输出模块6的功率，其中，匹配输出模块6包括一变压器T1，变压器T1的初级作为匹配输出模块6的供电输入端连接电源模块4的供电输出端；电源模块4的输出端通过电容C26接地；变压器T1的次级作为匹配输出模块6的供电输出端连接换能器的供电输入端。在本实用新型实施例中，驱动模块3根据放大后的PWM信号的占空比，在PWM信号高电平时驱动模块3导通，在低电平时驱动模块3截止，通过驱动模块3高频次的导通与截止，引起变压器T1磁场的变化，从而放大了匹配输出模块6的功率，使得匹配输出模块6的电压频率匹配换能器的谐振点。以变压器T1次级绕组替换匹配电感对换能器进行电抗匹配，从而使得匹配输出模块6调节换能器的电抗和匹配电路的电阻，实现匹配电路的精确匹配。通过上述设置，无需使用电感放大匹配输出模块6的功率，简化了超声波换能器控制电路，节省生产成本、降低超声波清洗机整机重量，减少超声波发生器的散热，从而提高工作效率。此外，采用变压器T1匹配的方式比采用单独电感匹配方式拥有更宽的频带。在本实用新型其它实施例中，当变压器T1的初级匝数为10，次级匝数为60，匹配输出模块6的匹配效果最佳。

参照图1，放大模块2包括三极管Q3和三极管Q5；

三极管Q3的基极连接三极管Q5的基极，作为放大模块2的信号输入端连接控制模块1的信号输出端；

三极管Q5的集电极作为放大模块2的供电输入端连接电源模块4的供电输出端；

三极管Q5的发射极连接三极管Q5的发射极，作为放大模块2的信号输出端通过电阻R12连接驱动模块3的信号输入端；

三极管Q3的集电极接地。

在本实用新型实施例中，三极管Q5的集电极作为放大模块2的供电输入端连接电源模块4的供电输出端，即电源模块4给放大模块2提供12V的工作电压。三极管Q3的基极连接三极管Q5的基极，作为放大模块2的信号输入端连接控制模块1的信号输出端，5V的方波信号从控制模块1输出至放大模块2。当输入的PWM信号为高电平时，三极管Q5导通，三极管Q3截止，输出的电流从1mA变成50-100mA；当输入的PWM信号为低电平时，三极管Q5截止，三极管Q3导通，三极管Q3的集电极接地，输出的电流为0mA。通过上述设置，放大PWM信号，使PWM信号的电流从1mA变成50-100mA。

参照图2，驱动模块3包括场效应管Q2；

场效应管Q2的栅极作为驱动模块3的信号输入端连接放大模块的信号输出端；

场效应管Q2的源极接地；

场效应管Q2的漏极作为驱动模块3的输出端连接匹配输出模块6的输入端；

同时，场效应管Q2漏极通过电容C16接地。

在本实用新型实施例中，场效应管Q2为N沟道型。场效应管Q2的工作电压为12V。当放大后的PWM信号(12V的方波信号)输入至驱动模块3，当PWM信号为高电平时，场效应管Q2工作，场效应管Q2的漏极和源极导通，电源模块4的供电输出端经过匹配输出模块6的供电输入端后接地，使得匹配输出模块6的输入电压为0V。当PWM信号为低电平时，场效应管Q2停止工作，场效应管Q2的漏极和源极截止，电源模块4的供电输出端连接匹配输出模块6的供电输入端，使得匹配输出模块6的输入电压为12V。通过上述设置，无需使用电感放大匹配输出模块6的功率，简化了超声波换能器控制电路。

参照图2，本实用新型还提供一种超声波设备控制电路，包括上述的超声波设备升压电路。

参照图2，超声波设备控制电路还包括：

控制模块1，用于控制匹配输出模块6输出的电压频率的PWM信号，并调整PWM信号，使PWM信号以调整后的电压频率相应的占空比，调整匹配输出模块6输出的电压频率；

稳压模块5，用于将电源模块4提供的电压转换成控制模块1的工作电压。

在本实用新型实施例中，电源模块4与稳压模块5、放大模块2和匹配输出模块6电连接，用于给控制模块1、放大模块2和匹配输出模块6供电。稳压模块5和控制模块1电连接，用于将电源模块4提供的电压转换成控制模块1的工作电压。控制模块1输出PWM信号至放大模块2，放大模块2将放大后的PWM信号输出至驱动模块3，驱动模块3放大匹配输出模块6的功率，其中，匹配输出模块6包括一变压器T1，变压器T1的初级作为匹配输出模块6的供电输入端连接电源模块4的供电输出端；电源模块4的输出端通过电容C26接地；变压器T1的次级作为匹配输出模块6的供电输出端连接换能器的供电输入端。在本实用新型实施例中，驱动模块3根据放大后的PWM信号的占空比，在PWM信号高电平时驱动模块3导通，在低电平时驱动模块3截止，通过驱动模块3高频次的导通与截止，引起变压器T1磁场的变化，从而放大了匹配输出模块6的功率，使得匹配输出模块6的电压频率匹配换能器的谐振点。以变压器T1次级绕组替换匹配电感对换能器进行电抗匹配，从而使得匹配输出模块6调节换能器的电抗和匹配电路的电阻，实现匹配电路的精确匹配。通过上述设置，无需使用电感放大匹配输出模块6的功率，简化了超声波换能器控制电路，节省生产成本、降低超声波清洗机整机重量，减少超声波发生器的散热，从而提高工作效率。此外，采用变压器T1匹配的方式比采用单独电感匹配方式拥有更宽的频带。在本实用新型其它实施例中，当变压器T1的初级匝数为10，次级匝数为60，匹配输出模块6的匹配效果最佳。

参照图2，电源模块4包括供电电池和电源适配器；

供电电池的正极作为电源模块4的第一供电输出端连接稳压模块5的供电输入端、放大模块2的供电输入端以及匹配输出模块6的供电输入端；

供电电池的负极通过电容C5接地；

电源适配器作为电源模块4的第二供电输出端连接稳压模块5的供电输入端、放大模块2的供电输入端以及匹配输出模块6的供电输入端，其中，电源适配器的供电输出端通过二极管D3连接稳压模块5的输入端。

在本实用新型实施例中，电源模块4包括供电电池和电源适配器。电源适配器将220V市电转换成12V电压，电源适配器用于给供电电池充电以及给超声波换能器控制电路提供电源。供电电池作为紧急电源，在无外部电源时，给超声波换能器控制电路提供电源。

参照图2，稳压模块5包括稳压管；

稳压管的接入端作为稳压模块5的输入端连接电源模块4的供电输出端，同时稳压管的接入端通过电容C7接地；

稳压管的接地端接地；

稳压管的输出端作为所述稳压模块5的输出端通过电感L1连接控制模块1的供电输入端，同时稳压管的输出端通过电容C1接地；

控制模块1包括一单片机；

单片机的正电源引脚作为控制模块1的供电输入端连接稳压模块5的供电输出端；

单片机的接地引脚接地；

单片机的第一数据输入/输出引脚作为控制模块1的信号输出端连接放大模块2的信号输入端。

在本实用新型实施例中，稳压管将12V的电压转换成5V电压，用于给控制模块1供电。单片机的型号为SC92F8003。单片机的正电源引脚VDD作为控制模块1的供电输入端连接稳压模块5的供电输出端。单片机的第9号引脚作为控制模块1的信号输出端连接放大模块2的信号输入端，具体的，信号为5V的方波信号。上述设置，结构简单，利于超声波清洗机的大规模生产。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种超声波设备升压电路，其特征在于，包括：

放大模块，用于接收并放大控制模块输出的PWM信号，其中，所述控制模块与所述放大模块电连接；

驱动模块，用于根据放大后的所述PWM信号，放大匹配输出模块的功率；

电源模块，用于给控制模块、所述放大模块和所述匹配输出模块供电；

所述匹配输出模块，用于给换能器供电；

其中，所述匹配输出模块包括一变压器T1；

所述变压器T1的初级作为所述匹配输出模块的供电输入端连接所述电源模块的供电输出端；

所述电源模块的一输出端通过电容C26接地；

所述变压器T1的次级作为所述匹配输出模块的供电输出端连接所述换能器的供电输入端。

2.根据权利要求1所述的超声波设备升压电路，其特征在于，放大模块包括三极管Q3和三极管Q5；

所述三极管Q3的基极连接所述三极管Q5的基极，作为所述放大模块的信号输入端连接所述控制模块的信号输出端；

所述三极管Q5的集电极作为所述放大模块的供电输入端连接所述电源模块的供电输出端；

所述三极管Q5的发射极连接所述三极管Q5的发射极，作为所述放大模块的信号输出端通过电阻R12连接所述驱动模块的信号输入端；

所述三极管Q3的集电极接地。

3.根据权利要求1所述的超声波设备升压电路，其特征在于，所述驱动模块包括场效应管Q2；

所述场效应管Q2的栅极作为所述驱动模块的信号输入端连接所述放大模块的信号输出端；

所述场效应管Q2的源极接地；

所述场效应管Q2的漏极作为所述驱动模块的输出端连接所述匹配输出模块的输入端；

同时，所述漏极通过电容C16接地。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的超声波设备升压电路，其特征在于，所述变压器T1的初级匝数为10，次级匝数为60。

5.一种超声波设备控制电路，其特征在于，包括权利要求1至4任意一项所述的超声波设备升压电路。

6.根据权利要求5所述的超声波设备控制电路，其特征在于，还包括：

控制模块，用于控制匹配输出模块输出的电压频率的PWM信号，并调整所述PWM信号，使所述PWM信号以调整后的所述电压频率相应的占空比，调整所述匹配输出模块输出的所述电压频率；

稳压模块，用于将所述电源模块提供的电压转换成所述控制模块的工作电压。

7.根据权利要求6所述的超声波设备控制电路，其特征在于，所述电源模块包括供电电池和电源适配器；

所述供电电池的正极作为电源模块的第一供电输出端连接所述稳压模块的供电输入端、所述放大模块的供电输入端以及所述匹配输出模块的供电输入端；

所述供电电池的负极通过电容C5接地；

所述电源适配器作为电源模块的第二供电输出端连接所述稳压模块的供电输入端、所述放大模块的供电输入端以及所述匹配输出模块的供电输入端，其中，所述电源适配器的供电输出端通过二极管D3连接所述稳压模块的输入端。

8.根据权利要求6或7所述的超声波设备控制电路，其特征在于，所述稳压模块包括稳压管；

稳压管的接入端作为所述稳压模块的输入端连接所述电源模块的供电输出端，同时所述稳压管的接入端通过电容C7接地；

所述稳压管的接地端接地；

所述稳压管的输出端作为所述稳压模块的输出端通过电感L1连接所述控制模块的供电输入端，同时所述稳压管的输出端通过电容C1接地；

所述控制模块包括一单片机；

所述单片机的正电源引脚作为控制模块的供电输入端连接所述稳压模块的供电输出端；

所述单片机的接地引脚接地；

所述单片机的第一数据输入/输出引脚作为所述控制模块的信号输出端连接所述放大模块的信号输入端。

Images