CN219332619U

CN219332619U - 一种强脉冲紫外线杀菌电路及装置

Info

Publication number: CN219332619U
Application number: CN202320671386.3U
Authority: CN
Inventors: 刘樟炜
Original assignee: Shenzhen Zhihai Tong Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Zhihai Tong Technology Co ltd
Priority date: 2023-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2033-03-30

Abstract

本申请提供了一种强脉冲紫外线杀菌电路及装置，涉及电路控制技术领域，包括驱动电路和引闪电路，所述驱动电路包括开关控制器、整流电路和辅助电压电路，所述引闪电路包括脉冲变压器T2、以及设置于所述脉冲变压器T2输入端的第二开关元件和设置于所述脉冲变压器T2输出端的灯管，则通过设置的开关控制器、整流电路、辅助电压电路和引闪电路能够将能量源通过一系列的逆变、升压、整流、储能等转换为能驱动氙气灯管的高压电源，进而利用氙气灯管所发出的强紫外光来杀灭病菌，其中，产生的瞬间紫外剂量可以在短时间达到普通LED紫外线几个小时同等的照射剂量，从而高效杀灭病菌。

Description

一种强脉冲紫外线杀菌电路及装置

技术领域

本申请涉及电路控制技术领域，尤其涉及一种强脉冲紫外线杀菌电路及装置。

背景技术

紫外线杀菌是一种被广泛应用的消杀技术与产品系统。与化学品消毒方式须由人携带设备在现场实施消杀作业不同，紫外线消毒作业启动时，人必须离开现场，以规避紫外线直接照射人眼与皮肤造成的伤害。因此，以“安全”为前提的“无接触消毒”，是所有紫外线消毒产品设计的首要条件。但是，现有技术中，照射剂量很小，需要达到同等的消杀效果需要很长的时间，效率低。

实用新型内容

为克服现有技术中的不足，本申请提供一种强脉冲紫外线杀菌电路及装置，能够瞬时产生高照射剂量的强紫外线，高效杀灭病菌。

本申请提供的一种强脉冲紫外线杀菌电路，包括：

开关控制器，其输出端与DC-AC逆变升压电路连接，所述DC-AC逆变升压电路包括第一开关元件和第一变压器T1，用于将所述开关控制器引入的直流电源转变为高频交流电源；其中，所述第一变压器T1包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；

整流电路，设置于所述第一变压器T1的第一次级绕组的输出端，用于将所述第一变压器T1的第一次级绕组输出的高频交流电源转换为第一高频脉动直流电源；

辅助电压电路，设置于所述第一变压器T1的第二次级绕组的输出端，且与所述整流电路连接，用于将所述第一变压器T1的第二次级绕组输出的高频交流电源转换为第二高频脉动直流电源，并将所述第二高频脉动直流电源与所述第一高频脉动直流电源进行叠加生成高压HV；

引闪电路，包括脉冲变压器T2、以及设置于所述脉冲变压器T2输入端的第二开关元件和设置于所述脉冲变压器T2输出端的灯管，并且所述脉冲变压器T2的输入端还经储能元件与所述高压HV连接，用于在所述脉冲变压器T2的输出端生成脉冲高电压引闪所述灯管。

在一种可能的实施方式中，所述第一开关元件为N型的第一MOS管Q1，所述开关控制器的输出端经第一电阻R1与所述第一MOS管Q1的栅极连接，所述第一MOS管Q1的漏极经电流采样电路接地，所述第一MOS管Q1的源极经所述第一变压器T1的初级绕组连接供电电源。

在一种可能的实施方式中，所述电流采样电路包括并联的第四电阻R4和第五电阻R5，用于将流经所述第一变压器T1的电流转换为电压反馈给所述开关控制器。

在一种可能的实施方式中，所述整流电路为由第一二极管D1、第二二极管D2、第四二极管D4、第五二极管D5组成的桥式整流电路，并且所述整流电路还设置分别接地的第三电容C3和第四电容C4，用于为所述开关控制器提供参考电压。

在一种可能的实施方式中，所述辅助电压电路包括第三二极管D3和第六二极管D6，所述第一变压器T1的第二次级绕组的一端与所述第三二极管D3的阳极连接，其另一端经第二电阻R2与所述第六二极管D6阳极连接，所述第三二极管D3的阴极与所述第六二极管D6阴极连接在一起，并且从所述第三二极管D3的阴极端引出高压HV。

在一种可能的实施方式中，所述第二开关元件为可控硅Q3，所述储能元件为第七电容C7，所述可控硅Q3的控制极与MCU的闪光信号引脚连接，其阳极经所述第七电容C7与脉冲变压器T2的初级绕组连接，其阴极接地，并且所述第七电容C7还经限流电阻与高压HV连接，以及经用于稳压的第九二极管D9接地；所述灯管的触发极与脉冲变压器T2的次级绕组连接，其正极与高压HV连接，其阴极经第八二极管D8接地。

在一种可能的实施方式中，所述MCU的闪光信号引脚发送高电平时，所述可控硅Q3导通，脉冲变压器T2的次级绕组产生引闪所述灯管的脉冲高电压。

在一种可能的实施方式中，还包括电压采样电路，所述电压采样电路包括依次串联的第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，并且所述第七电阻R7接地，所述第十二电阻R12连接参考电压，以及将从所述第七电阻R7和第八电阻R8之间引出的电压反馈给所述开关控制器。

在一种可能的实施方式中，所述第一MOS管Q1的栅极端还设置泄放电路，所述泄放电路包括PNP型的第二三极管Q2和第七二极管D7，所述第二三极管Q2的基极一路连接所述第七二极管D7的阳极，另一路经第六电阻R6接地，其射极连接所述第七二极管D7的阴极，其集极接地，并且所述第二三极管Q2的射极和集极之间设置第三电阻R3。

本申请提供的一种强脉冲紫外线杀菌装置，包括电源模组、驱动模组和紫外发光装置，所述驱动模组包括上述的强脉冲紫外线杀菌电路。

相比现有技术，本申请的有益效果：

本实施例提供的一种强脉冲紫外线杀菌电路及装置，通过设置的开关控制器、整流电路、辅助电压电路和引闪电路能够将能量源通过一系列的逆变、升压、整流、储能等转换为能驱动氙气灯管的高压电源，进而利用氙气灯管所发出的强紫外光来杀灭病菌，其中，产生的瞬间紫外剂量可以在短时间达到普通LED紫外线几个小时同等的照射剂量，从而高效杀灭病菌。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请一实施例所述开关控制器、整流电路和辅助电压电路之间的连接电路图；

图2示出了本申请一实施例所述引闪电路的电路图。

图3示出了图1中DC-AC逆变升压电路的放大图。

图4示出了图1中整流电路的放大图。

图5示出了图1中辅助电压电路的放大图。

图6示出了图1中泄放电路的放大图。

图中主要元件符号说明：

1、DC-AC逆变升压电路，2、整流电路，3、辅助电压电路，4、泄放电路。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

基于背景技术所提出的技术问题，提供一种强脉冲紫外线杀菌电路及装置，能够瞬时产生高照射剂量的强紫外线，高效杀灭病菌。

本申请一实施方式提供的一种强脉冲紫外线杀菌电路，包括驱动电路了和引闪电路，所述驱动电路用于将能量源转换为驱动引闪电路的能量，以使氙气灯管瞬时产生高照射剂量的全波段强紫外线光，并利用紫外线光将空气种的氧气转换成臭氧的特点进行双重杀菌。其中，所述能量源可以依照不同的应用场景为市电(220V/50-60HZ)、电源适配器(市电经过整流的直流源)、动力电池组等。

参见说明书附图1，所述驱动电路包括开关控制器、整流电路和辅助电压电路。其中，所述开关控制器的输出端与DC-AC逆变升压电路1连接，用于将所述开关控制器引入的直流电源转变为高频交流电源；具体的，所述DC-AC逆变升压电路1如图3所示，包括第一开关元件和第一变压器T1，在该实施例中，所述第一开关元件采用N型的第一MOS管Q1，所述第一变压器T1包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；所述开关控制器的输出端经第一电阻R1与所述第一MOS管Q1的栅极连接，所述第一MOS管Q1的漏极经电流采样电路接地，所述第一MOS管Q1的源极经所述第一变压器T1的初级绕组连接供电电源VCC。

其中，所述开关控制器的输出端输出一个PWM方波，以控制第一MOS管Q1导通或断开，当输出为高电平时，第一MOS管Q1导通，电流由供电电源VCC经第一变压器T1的初级绕组、第一MOS管Q1、电流采样电路入地；当输出为低电平时第一MOS管Q1断开，流经第一变压器T1的初级绕组的电流为零，进而通过对PWM方波的控制，将开关控制器引入的直流电源转变为高频交流电源。

进一步的，所述第一MOS管Q1的栅极端还设置泄放电路4，所述泄放电路4如图6所示，包括PNP型的第二三极管Q2和第七二极管D7，所述第二三极管Q2的基极一路连接所述第七二极管D7的阳极，另一路经第六电阻R6接地，其射极连接所述第七二极管D7的阴极，其集极接地，并且所述第二三极管Q2的射极和集极之间设置第三电阻R3。当开关控制器的输出端从高电平转为低电平时，要保证第一MOS管Q1及时断开，但是当第一MOS管Q1关断瞬间，由于第一MOS管Q1存在栅极电压，如果不及时卸掉就会出现第一MOS管Q1关断不可靠的现象，所以在开关控制器的输出端从高电平转为低电平时，第二三极管Q2导通，第一MOS管Q1的栅极电压通过第二三极管Q2和第三电阻R3快速泄放到地，进而快速关断第一MOS管Q1。

其中，第七二极管D7与第一MOS管Q1之间设置的第一电阻R1，作为第一MOS管Q1的栅极电阻，防止振荡，以让第一MOS管Q1工作更加稳定。

其中，电流采样电路包括并联的第四电阻R4和第五电阻R5，用于将流经所述第一变压器T1的电流转换为电压反馈给所述开关控制器，进而调整PWM的占空比。

所述整流电路2如图4所示，为由第一二极管D1、第二二极管D2、第四二极管D4、第五二极管D5组成的桥式整流电路，其中，所述第一二极管D1的两端设置第一电容C1，所述第二二极管D2的两端设置第二电容C2，以将第一变压器T1的第一次级绕组输出的高频交流电源转换为第一高频脉动直流电源；并且所述整流电路还设置分别接地的第三电容C3和第四电容C4，以将第一高频脉动直流电源变为更为平滑稳定的直流，并提供反馈稳定的参考电压。

其中，所述开关控制器还设置有电压采样电路，所述电压采样电路包括依次串联的第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，并且所述第七电阻R7接地，所述第十二电阻R12连接参考电压，以及将从所述第七电阻R7和第八电阻R8之间引出的电压反馈给所述开关控制器。

所述辅助电压电路3如图5所示，包括第三二极管D3和第六二极管D6，所述第一变压器T1的第二次级绕组的一端与所述第三二极管D3的阳极连接，其另一端经第二电阻R2与所述第六二极管D6阳极连接，所述第三二极管D3的阴极与所述第六二极管D6阴极连接在一起，以将所述第一变压器T1的第二次级绕组输出的高频交流电源转换为第二高频脉动直流电源，并将所述第二高频脉动直流电源与所述第一高频脉动直流电源进行叠加生成一个更高压值的高压HV。

参见说明书附图2，所述引闪电路包括脉冲变压器T2、以及设置于所述脉冲变压器T2输入端的第二开关元件和设置于所述脉冲变压器T2输出端的灯管，并且所述脉冲变压器T2的输入端还经储能元件与所述高压HV连接，用于在所述脉冲变压器T2的输出端生成脉冲高电压引闪所述灯管。在该实施例中，所述第二开关元件为可控硅Q3，所述储能元件为第七电容C7，所述可控硅Q3的控制极与MCU的闪光信号引脚连接，其阳极经所述第七电容C7与脉冲变压器T2的初级绕组连接，其阴极接地，并且所述第七电容C7还经依次串接的第二十四电阻R24、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22与高压HV连接，以及经第九二极管D9接地；所述灯管的触发极与脉冲变压器T2的次级绕组连接，其正极与高压HV连接，其阴极经第八二极管D8接地，并且所述第八二极管D8的阳极与所述第九二极管D9的阴极之间设置串联的第八电容C8和第二十六电阻R26。

其中，高压HV经串接的第二十四电阻R24、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22为第七电容C7充电，第九二极管D9作为稳压管保持第七电容C7两端的电压维持在一个合理的范围，并且第七电容C7和脉冲变压器T2的初级绕组组成LC电路，当MCU的闪光信号引脚发送高电平时，所述可控硅Q3导通，瞬间对LC电路进行放电，从而激发脉冲变压器T2，在脉冲变压器T2的次级绕组产生一个大于7000V的脉冲高电压，进而引闪所述灯管，灯管点亮后释放出高强度的紫外线，进行杀菌；并且紫外线能够将空气种的氧气转换成臭氧进行双重杀菌。

本申请提供的一种强脉冲紫外线杀菌电路，通过设置的开关控制器、整流电路、辅助电压电路和引闪电路能够将能量源通过一系列的逆变、升压、整流、储能等转换为能驱动氙气灯管的高压电源，以点亮灯管顺时产生高剂量的强紫外光来杀灭病菌。

本实用新型还提供一种强脉冲紫外线杀菌装置，采用上述强脉冲紫外线杀菌电路，能够瞬时产生高照射剂量的强紫外线，高效杀灭病菌。由于本申请实施例中的控制装置解决问题的原理与本申请实施例上述控制电路相似，因此控制装置的实施可以参见控制电路的实施，重复之处不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，所述第一开关元件为N型的第一MOS管Q1，所述开关控制器的输出端经第一电阻R1与所述第一MOS管Q1的栅极连接，所述第一MOS管Q1的漏极经电流采样电路接地，所述第一MOS管Q1的源极经所述第一变压器T1的初级绕组连接供电电源。

3.根据权利要求2所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，所述电流采样电路包括并联的第四电阻R4和第五电阻R5，用于将流经所述第一变压器T1的电流转换为电压反馈给所述开关控制器。

4.根据权利要求3所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，所述整流电路为由第一二极管D1、第二二极管D2、第四二极管D4、第五二极管D5组成的桥式整流电路，并且所述整流电路还设置分别接地的第三电容C3和第四电容C4，用于为所述开关控制器提供参考电压。

5.根据权利要求4所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，所述辅助电压电路包括第三二极管D3和第六二极管D6，所述第一变压器T1的第二次级绕组的一端与所述第三二极管D3的阳极连接，其另一端经第二电阻R2与所述第六二极管D6阳极连接，所述第三二极管D3的阴极与所述第六二极管D6阴极连接在一起，并且从所述第三二极管D3的阴极端引出高压HV。

6.根据权利要求5所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，所述第二开关元件为可控硅Q3，所述储能元件为第七电容C7，所述可控硅Q3的控制极与MCU的闪光信号引脚连接，其阳极经所述第七电容C7与脉冲变压器T2的初级绕组连接，其阴极接地，并且所述第七电容C7还经限流电阻与高压HV连接，以及经用于稳压的第九二极管D9接地；所述灯管的触发极与脉冲变压器T2的次级绕组连接，其正极与高压HV连接，其阴极经第八二极管D8接地。

7.根据权利要求6所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，所述MCU的闪光信号引脚发送高电平时，所述可控硅Q3导通，脉冲变压器T2的次级绕组产生引闪所述灯管的脉冲高电压。

8.根据权利要求7所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，还包括电压采样电路，所述电压采样电路包括依次串联的第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，并且所述第七电阻R7接地，所述第十二电阻R12连接参考电压，以及将从所述第七电阻R7和第八电阻R8之间引出的电压反馈给所述开关控制器。

9.根据权利要求8所述一种强脉冲紫外线杀菌电路，其特征在于，所述第一MOS管Q1的栅极端还设置泄放电路，所述泄放电路包括PNP型的第二三极管Q2和第七二极管D7，所述第二三极管Q2的基极一路连接所述第七二极管D7的阳极，另一路经第六电阻R6接地，其射极连接所述第七二极管D7的阴极，其集极接地，并且所述第二三极管Q2的射极和集极之间设置第三电阻R3。

10.一种强脉冲紫外线杀菌装置，包括电源模组、驱动模组和紫外发光装置，其特征在于，所述驱动模组包括权利要求1-9任一所述的强脉冲紫外线杀菌电路。