CN220896535U - 一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，通过在直流电源的输出端设置高频开关控制模块，生成高频电压，并将高频电压输入至高频升压变压器进行升压，将高压输入至等离子体释放器，从而释放出臭氧等离子体。本申请的高频升压方式与传统的工频变压器的升压方式不同，采用高频电磁感应升压的基本原理生成高压，频率高，体积小，与现有技术相比，体积下，避免了汽车发动机附件空间有限，不易安装的局限性。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，具体涉及一种汽车用臭氧高压等离子发生控制器。
背景技术
汽车用臭氧等离子体发生控制器，是臭氧等离子体发生器产品的主要部件，主要用于产生高压推动臭氧等离子体释放器产生等离子体，臭氧等离子体可以使汽车发动机增加动力，降低尾气有毒物质排放，减少对空气的污染，臭氧具有助燃作用，臭氧等离子体的产生，可改变空气中的氧气性质、燃料性质，使其在燃烧过程中燃烧更充分，达到节能减排目的。
传统的高压臭氧等离子体控制器采用传统变压器，通过其初级绕组和次级绕组匝数之比，产生高电压，传统变压器工频为50HZ，频率较低，故体积较大，用于汽车领域具有一定的局限性。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，包括：
直流电源；
高频开关控制模块，所述高频开关控制模块的输入端与所述直流电源的输出端连接，配置用于生成高频电压；
高频升压变压器，所述高频升压变压器的输入端与所述高频开关控制模块的输出端连接，其输出端与等离子体释放器连接，所述高频升压变压器配置用于将高频低压转换为高频高压，并供给所述等离子体释放器。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述高频开关控制模块包括与所述直流电源输出端连接的控制电路，以及与所述控制电路串联的电容单元，所述控制电路包括：
第一电路，所述第一电路具有第一状态和第二状态，当所述第一电路处于所述第一状态时，所述电容单元处于充电状态，当所述第一电路处于所述第二状态时，所述电容单元处于放电状态；
第二电路，所述第二电路具有第三状态和第四状态，当所述第二电路处于所述第三状态时，所述电容单元处于反向充电状态，当所述第二电路处于所述第四状态时，所述电容单元处于反向放电状态；
所述高频开关控制模块还包括第一切换支路和第二切换支路，当所述第一切换支路处于导通状态时，所述控制电路由所述第二状态切换至所述第三状态；当所述第二切换支路处于导通状态时，所述控制电路由所述第四状态切换至所述第一状态；
所述高频开关控制模块通过所述第二切换支路和所述第一切换支路交替反复切换导通或关断，产生高频电压。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述电容单元具有第一端和第二端，所述第一电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括一端与所述直流电源正极连接，另一端与所述第一端连接的第一反峰振荡电感；第二支路包括一端与所述直流电源正极连接的第一正向偏置电阻、以及栅极与所述第一正向偏置电阻另一端连接的第一开关管，所述第一开关管的集电极与所述第一端连接，其发射极接地；其中，所述第一正向偏置电阻与所述第一开关管的连接端为第三端；
所述第二电路包括第三支路和第四支路，所述第三支路包括一端与所述直流电源正极连接，另一端与所述第二端连接的第二反峰振荡电感；所述第四支路包括一端与所述直流电源正极连接的第二正向偏置电阻、以及栅极与所述第二正向偏置电阻另一端连接的第二开关管，所述第二开关管的集电极与所述第二端连接，其发射极接地；其中，所述第二正向偏置电阻与所述第二开关管的连接端为第四端；
所述第一切换支路包括第一二极管，所述第一二极管的一端与所述第二端连接，另一端与所述第三端连接，所述第二切换支路包括第二二极管，所述第二二极管的一端与所述第一端连接，另一端与所述第四端连接。
根据本申请实施例提供的技术方案，还包括第一负反馈电阻和第二负反馈电阻，所述第一负反馈电阻一端连接与所述第一开关管的栅极连接，另一端接地；所述第二负反馈电阻的一端连接与所述第二开关管的栅极连接，另一端接地。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述高频开关控制模块具有第一输入正极插头和第一输入负极插头，所述第一输入正极插头一端与所述直流电源的正极连接，另一端与所述第一反峰振荡电感连接，所述第一输入负极插头一端与所述直流电源的负极连接，另一端接地。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一输入正极插头与所述第一反峰振荡电感之间设有防反接二极管。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述防反接二极管和所述第一反峰振荡电感之间设有第二滤波电容。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述直流电源具有与其正极连接的第一输出正极插头、与其负极连接的第一输出负极插头，所述第一输出正极插头与所述第一输入正极插头连接，所述第一输出负极插头与所述第一输入负极插头连接，所述直流电源的正极与所述第一输出正极插头之间设有第一滤波电容。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述高频升压变压器具有与所述高频开关控制模块输出端连接的初级线圈，和与所述等离子体释放器连接的次级线圈。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述次级线圈和所述等离子体释放器之间设有高压二极管，所述高压二极管用于将交流电转换为直流电。
综上所述，本申请提出一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，通过在直流电源的输出端设置高频开关控制模块，生成高频电压，并将高频电压输入至高频升压变压器进行升压，将高压输入至等离子体释放器，从而释放出臭氧等离子体。本申请的高频升压方式与传统的工频变压器的升压方式不同，采用高频电磁感应升压的基本原理生成高压，频率高，体积小，避免了汽车发动机附件空间有限，不易安装的局限性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器的电路图；
图2为本申请实施例提供的高频开关控制模块的电路图。
100、直流电源；110、第一输出正极插头；111、第一输出负极插头；120、第一滤波电容；
200、高频开关控制模块；210、电容单元；211、第一端；212、第二端；221、第二二极管；222、第一反峰振荡电感；223、第一正向偏置电阻；224、第一开关管；225、第一负反馈电阻；231、第一二极管；232、第二反峰振荡电感；233、第二正向偏置电阻；234、第二开关管；235、第二负反馈电阻；240、第三端；250、第四端；第一输入正极插头；262、第一输入负极插头；263、第二输出正极插头；264、第二输出负极插头；270、防反接二极管；280、第二滤波电容；
300、高频升压变频器；310、第二输入正极插头；311、第二输入负极插头；320、高压二极管；
400、等离子体释放器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
诚如背景技术中提到的技术问题，本申请提出了一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，包括：
直流电源100；
高频开关控制模块200，所述高频开关控制模块200的输入端与所述直流电源100的输出端连接，配置用于生成高频电压；
高频升压变压器300，所述高频升压变压器300的输入端与所述高频开关控制模块200的输出端连接，其输出端与等离子体释放器400连接，所述高频升压变压器300配置用于将高频低压转换为高频高压，并供给所述等离子体释放器400。
请参考图1所示，所述直流电源100为汽车蓄电池，为14V直流电源，直流电源100输入至所述高频开关控制模块200，通过所述高频开关控制模块200生成高频电压，将高频电压输入至高频升压变压器300进行升压，将高压输入至所述等离子体释放器400，从而释放出臭氧等离子体。本申请的高频升压方式与传统的工频变压器的升压方式不同，采用高频电磁感应升压的基本原理生成高压，频率高，体积小，与现有技术相比，体积下，避免了汽车发动机附件空间有限，不易安装的局限性。
在一优选实施例中，所述高频开关控制模块200包括与所述直流电源输出端连接的控制电路，以及与所述控制电路串联的电容单元210，所述控制电路包括：
第一电路，所述第一电路具有第一状态和第二状态，当所述第一电路处于所述第一状态时，所述电容单元210处于充电状态，当所述第一电路处于所述第二状态时，所述电容单元210处于放电状态；
第二电路，所述第二电路具有第三状态和第四状态，当所述第二电路处于所述第三状态时，所述电容单元210处于反向充电状态，当所述第二电路处于所述第四状态时，所述电容单元210处于反向放电状态；
所述高频开关控制模块还包括第一切换支路和第二切换支路，当所述第一切换支路处于导通状态时，所述控制电路由所述第二状态切换至所述第三状态；当所述第二切换支路处于导通状态时，所述控制电路由所述第四状态切换至所述第一状态；
所述高频开关控制模块200通过所述第二切换支路和所述第一切换支路交替反复切换导通或关断，产生高频电压。
其中，所述高频开关控制模块200形成矩形波，所述第一电路形成正半周波形，所述第二电路形成负半周波形，改变所述电容单元210的电容大小，即可改变输出的高频电压的频率。所述第一状态和所述第二状态形成了所述矩形波的正半周，所述电容单元210充电和放电的时间长短取决于所述电容单元210容量大小，容量大正半周时间长，容量小正半周时间短；当所述第一切换电路处于导通状态时，进入负半周，所述第三状态和所述第四状态形成了所述矩形波的负半周，当所述第二切换电路导通，再次进入正半周，通过控制所述第一切换电路和所述第二切换电路的导通和关断，从而形成正半周和负半周的交替，形成高频电压。
在一优选实施例中，所述电容单元210具有第一端211和第二端212，所述第一电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括一端与所述直流电源100正极连接，另一端与所述第一端211连接的第一反峰振荡电感222；第二支路包括一端与直流电源100正极连接的第一正向偏置电阻223、以及栅极与所述第一正向偏置电阻223另一端连接的第一开关管224，所述第一开关管224的集电极与所述第一端211连接，其发射极接地；其中，所述第一正向偏置电阻223与所述第一开关管224的连接端为第三端240；
所述第二电路包括第三支路和第四支路，所述第三支路包括一端与所述直流电源100正极连接，另一端与所述第二端212连接的第二反峰振荡电感232；所述第四支路包括一端与所述直流电源100正极连接的第二正向偏置电阻233、以及栅极与所述第二正向偏置电阻233另一端连接的第二开关管234，所述第二开关管234的集电极与所述第二端212连接，其发射极接地；其中，所述第二正向偏置电阻233与所述第二开关管234的连接端为第四端250；
所述第一切换支路包括第一二极管231，所述第一二极管231的一端与所述第二端212连接，另一端与所述第三端240连接；所述第二切换支路包括第二二极管221，所述第二二极管221的一端与所述第一端211连接，另一端与所述第四端250连接。
工作过程如下：当所述第一电路处于所述第一状态时，通过所述第一反峰振荡电感222对所述电容单元210充电，此时所述第一端211为正极，所述第二端212为负极；充电完成后，所述第一开关管224导通，所述电容单元210通过所述第一开关管224和所述第一反峰振荡电感222放电，放电结束，所述第一反峰振荡电感222产生反峰脉冲电压驱动所述第二二极管221导通，使得所述第二开关管234关断，所述第二电路处于所述第三状态，所述第二电路通过所述第二反峰振荡电感232对所述电容单元210反向充电，此时所述第一端211为负极，所述第二端212为正极；当所述电容单元210充电完毕，所述述第二开关管234导通，所述第二电路处于所述第四状态，所述电容单元210通过所述第二开关管234和所述第二反峰振荡电感232反向放电，放电结束，所述第二反峰振荡电感232产生反峰脉冲驱动所述第一二极管231导通，使得所述第一开关管224关断，所述第一电路处于所述第一状态，开始下个周期。
本申请的占空比稳定在50％，且所用的电子元器件数量较小，散热量小，无需大功率散热器进行散热即可正常工作。所述电容单元210包括一个开关电容器或者至少两个并联的所述开关电容器。请参考图2所示，本申请采用两个开关电容器并联，通过改变所述开关电容器的大小改变输出的高频电压的频率，但频率也不易过高，若频率过高，会对所述第一开关管224造成很大的压力，使其开关性能下降，本申请的所述开关电容器采用0.33μF，所述高频开关控制模块200输出的高频电压的频率是15KHZ，电压不变，仍为14V。
在一优选实施例中，所述第二支路还包括第一负反馈电阻225，所述第一负反馈电阻225一端连接与所述第一开关管224的栅极连接，另一端接地；所述第四支路还包括第二负反馈电阻235，所述第二负反馈电阻235的一端连接与所述第二开关管234的栅极连接，另一端接地。可选地，所述第一开关管224和所述第二开关管234为IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)绝缘栅双极型晶体管，通过所述第一负反馈电阻225、第二负反馈电阻235使得当所述第一开关管224或所述第二开关管234关断的瞬间，由正半周切换至负半周，或由负半周切换至正半周，从而使得输出波形为矩形波，改善了电路输出的波形失真，同时具有稳定电路工作状态的作用。通过所述第一正向偏置电阻223和所述第二正向偏置电阻233可调整所述第一电路或所述第二电路的电流，使得在正半周，所述第一开关管224处于饱和导通状态，在负半周，所述第二开关管234处于饱和导通状态。
在一优选实施例中，所述高频开关控制模块200具有第一输入正极插头261和第一输入负极插头262，所述第一输入正极插头261一端与所述直流电源100的正极连接，另一端与所述第一反峰振荡电感222连接，所述第一输入负极插头262一端与所述直流电源100的负极连接，另一端接地。
其中，所述高频开关控制模块200中的电子元器件插接在PCB线路板上，经过焊锡焊接，组成控制板，并在所述控制板上焊接输入和输出电线，然后用环氧树脂灌封在铝合金型腔内部，固化后形成封装模块，暴露在所述封装模块外的电线连接有插头；所述高频开关控制模块200具有所述第一输入正极插头261和所述第一输入负极插头262外，还具有第二输出正极插头263、第二输出负极插头264，所述第二输出正极插头263和所述第二输出负极插头264分别与所述电容单元210的两端连接。
在一优选实施例中，所述第一输入正极插头261与所述第一反峰振荡电感222之间设有防反接二极管270。
其中，由于所述防反接二极管270具有较高的反压承受能力，能够有效地防止直流电源100的正负极接错时，受到的反向冲击电压对电路元器件的破坏。
在一优选实施例中，所述防反接二极管270和所述第一反峰振荡电感222之间设有第二滤波电容280。
其中，所述第二滤波电容280的一端与所述第一反峰振荡电感222的输入端连接，另一端接地。所述第二滤波电容280可吸收电路中的干扰波，使电路中的电流更加稳定。
在一优选实施例中，所述直流电源100具有与其正极连接的第一输出正极插头110、与其负极连接的第一输出负极插头111，所述第一输出正极插头110与所述第一输入正极插头261连接，所述第一输出负极插头111与所述第一输入负极插头262连接，所述直流电源100的正极与所述第一输出正极插头110之间设有第一滤波电容120。
其中，所述第一滤波电容120的一端与所述直流电源100的正极连接，另一端接地，所述第一滤波电容120可滤出所述直流电源100输出的干扰波，保证输入至所述高频开关控制模块200电流的稳定性。
在一优选实施例中，所述高频升压变压器300具有与所述高频开关控制模块200输出端连接的初级线圈，和与所述等离子体释放器400连接的次级线圈。
请参考图1所示，所述初级线圈的两端分别连接有第二输入正极插头310和第二输入负极插头311，所述第二输入正极插头310与所述高频开关控制模块200的第二输出正极插头连接263，所述第二输入负极插头311与所述高频开关控制模块200的所述第二输出负极插头264连接。本申请中，所述初级线圈的匝数为11，所述次级线圈的匝数为1100，由所述高频开关控制模块200输入的高频电压经过所述高频升压变压器300后升压至20KV。
在一优选实施例中，所述次级线圈和所述等离子体释放器400之间设有高压二极管320，所述高压二极管320用于将交流电转换为直流电。
其中，所述高压二极管320的正极与所述次级线圈的一端连接，负极与所述等离子体释放器400的正极连接，通过所述高压二极管320，输出20KV直流电压，输入至所述等离子体释放器400，所述等离子体释放器400在高压下释放出臭氧等离子体，高浓度臭氧等离子体被齿圈释放器转换成等离子束，进入发动机气缸内，帮助油气和空气混合气体，加速燃烧，达到节能减排效果。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，包括：
直流电源(100)；
高频开关控制模块(200)，所述高频开关控制模块(200)的输入端与所述直流电源(100)的输出端连接，配置用于生成高频电压；
高频升压变压器(300)，所述高频升压变压器(300)的输入端与所述高频开关控制模块(200)的输出端连接，高频升压变压器(300)其输出端与等离子体释放器(400)连接，所述高频升压变压器(300)配置用于将高频低压转换为高频高压，并供给所述等离子体释放器(400)。
2.根据权利要求1所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述高频开关控制模块(200)包括与所述直流电源(100)输出端连接的控制电路，以及与所述控制电路串联的电容单元(210)，所述控制电路包括：
第一电路，所述第一电路具有第一状态和第二状态，当所述第一电路处于所述第一状态时，所述电容单元(210)处于充电状态，当所述第一电路处于所述第二状态时，所述电容单元(210)处于放电状态；
第二电路，所述第二电路具有第三状态和第四状态，当所述第二电路处于所述第三状态时，所述电容单元(210)处于反向充电状态，当所述第二电路处于所述第四状态时，所述电容单元(210)处于反向放电状态；
所述高频开关控制模块还包括第一切换支路和第二切换支路，当所述第一切换支路处于导通状态时，所述控制电路由所述第二状态切换至所述第三状态；当所述第二切换支路处于导通状态时，所述控制电路由所述第四状态切换至所述第一状态；
所述高频开关控制模块(200)通过所述第二切换支路和所述第一切换支路交替反复切换导通或关断，产生高频电压。
3.根据权利要求2所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述电容单元(210)具有第一端(211)和第二端(212)，所述第一电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括一端与所述直流电源(100)正极连接，另一端与所述第一端(211)连接的第一反峰振荡电感(222)；第二支路包括一端与所述直流电源(100)正极连接的第一正向偏置电阻(223)、以及栅极与所述第一正向偏置电阻(223)另一端连接的第一开关管(224)，所述第一开关管(224)的集电极与所述第一端(211)连接，其发射极接地；其中，所述第一正向偏置电阻(223)与所述第一开关管(224)的连接端为第三端(240)；
所述第二电路包括第三支路和第四支路，所述第三支路包括一端与所述直流电源(100)正极连接，另一端与所述第二端(212)连接的第二反峰振荡电感(232)；所述第四支路包括一端与所述直流电源(100)正极连接的第二正向偏置电阻(233)、以及栅极与所述第二正向偏置电阻(233)另一端连接的第二开关管(234)，所述第二开关管(234)的集电极与所述第二端(212)连接，其发射极接地；其中，所述第二正向偏置电阻(233)与所述第二开关管(234)的连接端为第四端(250)；
所述第一切换支路包括第一二极管(231)，所述第一二极管(231)的一端与所述第二端(212)连接，另一端与所述第三端(240)连接，所述第二切换支路包括第二二极管(221)，所述第二二极管(221)的一端与所述第一端(211)连接，另一端与所述第四端(250)连接。
4.根据权利要求3所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述第二支路还包括第一负反馈电阻(225)，所述第一负反馈电阻(225)一端连接与所述第一开关管(224)的栅极连接，另一端接地；所述第四支路还包括第二负反馈电阻(235)，所述第二负反馈电阻(235)的一端连接与所述第二开关管(234)的栅极连接，另一端接地。
5.根据权利要求3所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述高频开关控制模块(200)具有第一输入正极插头(261)和第一输入负极插头(262)，所述第一输入正极插头(261)一端与所述直流电源(100)的正极连接，另一端与所述第一反峰振荡电感(222)连接，所述第一输入负极插头(262)一端与所述直流电源(100)的负极连接，另一端接地。
6.根据权利要求5所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述第一输入正极插头(261)与所述第一反峰振荡电感(222)之间设有防反接二极管(270)。
7.根据权利要求6所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述防反接二极管(270)和所述第一反峰振荡电感(222)之间设有第二滤波电容(280)。
8.根据权利要求5所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述直流电源(100)具有与其正极连接的第一输出正极插头(110)、与其负极连接的第一输出负极插头(111)，所述第一输出正极插头(110)与所述第一输入正极插头(261)连接，所述第一输出负极插头(111)与所述第一输入负极插头(262)连接，所述直流电源(100)的正极与所述第一输出正极插头(110)之间设有第一滤波电容(120)。
9.根据权利要求1所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述高频升压变压器(300)具有与所述高频开关控制模块(200)输出端连接的初级线圈，和与所述等离子体释放器(400)连接的次级线圈。
10.根据权利要求9所述的汽车用臭氧高压等离子体发生控制器，其特征在于，所述次级线圈和所述等离子体释放器(400)之间设有高压二极管(320)，所述高压二极管(320)用于将交流电转换为直流电。
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| CN202322570536.4U CN220896535U (zh) | 2023-09-21 | 2023-09-21 | 一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器 |
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| CN202322570536.4U CN220896535U (zh) | 2023-09-21 | 2023-09-21 | 一种汽车用臭氧高压等离子体发生控制器 |
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