CN2248098Y

CN2248098Y - 无电源变压器、高性能电路超声波雾化装置

Info

Publication number: CN2248098Y
Application number: CN 95200284
Authority: CN
Inventors: 李自福
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2005-02-23

Abstract

一种超声波雾化装置，由盛水槽、换能器、散热片、屏蔽绝缘盒、电路板等组成，其电路结构特征是，高频变压器的初级与电容C₄串联后接入振荡管BG₁的集电极与基极之间，换能器接在高频变压器的次级线圈回路，去掉电源变压器；BG₁的基极和发射极上反向并联二极管D₆；增设由R₀、C₀、L₄、BG₂组成的恒流控制电路。本实用新型电路结构完善可靠，整机一体化，可作为一种雾化装置应用于加湿器，雾化器等。

Description

超声波雾化装置

本实用新型涉及一种超声波雾化装置。

超声波雾化装置以不同的机型应用于工业加湿系统、雾化艺术盆景、人工环境气侯系统等，其核心部件均为超声波雾化电路结构。现有电路均采用电容三点式振荡电路，图3、图4具有代表性。两图虽元件联接位置不同，工作原理一样，同时各主要元件的作用在两个电路中功能相同。现有电路结构的主要缺陷是，1)使用时需配备电源变压器。电路用电源变压器降低电压，隔离电网，以保障换能器直接接触水时人身处于低电压安全状态。由于电源变压器体积大，需用大量的钢材和铜线，使成本大幅度增加，同时它与雾化电路结构分体也造成使用极不方便。2)现有电路设计不尽完善，电路应用于大功率，高频率工作状态损坏率很高，特别是振荡三极管BG₁。

本实用新型的目的是提供一种无电源变压器的，具有高性能电路的超声波雾化装置。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括盛水槽、换能器、散热片、屏蔽绝缘盒、电路板；上部为盛水槽，盛水槽下面与散热片连接，中间装有换能器，换能器周围由U型密封环密封防止泄水，盛水槽与散热片连接部位有O型密封圈。散热片5中间安换能器的下口用固定板盖合。电路板及其固定支架与高频变压器装于屏蔽绝缘盒中，屏蔽盒下口由底盖盖合，屏蔽绝缘盒与散热片固定在一起；电路构成包括整流电路、偏置电路和振荡主电路，其结构特点是，a)高频变压器B的初级与电容C₄串联后接入振荡管BG₁的集电极与基极之间，换能器TD接在B的次级线圈回路中；在电源输入端接入压敏电阻R_v。b)在振荡主电路中振荡管BG₁的基极和发射极上反向并联二极管D₆。c)在整流电路和偏置电路之间有恒流控制电路，其构成是，R₀一端接整流电路负极，另一端接振荡主电路负极，BG₂的发射极和C₀的一端并联后接整流电路负极，C₀另一端与BG₂的基极和L₄的一端相接，L₄的另一端接振荡主电路的负极，BG₂的集电极接在R₂与R₄的中间或R₁与R₂中间。

本实用新型还可用以下方式实现：反向并联于BG₁基极和发射极的二极管D₆的接线方法可以是，D₆反向并联于C₂两端，或D₆的正极接C₂和L₂中间，负极接BG₁的基极，或D₆的正极接BG₁发射极，负极接BG₁的基极。

本实用新型具有如下优点：1)省掉了电源变压器而采用高频变压器使整个电路结构体积缩小且一体化，使用方便，成本也大大降低。同时采用高频变压器还可以提高振荡电路的输出阻抗，使得振荡三极管易于选择。2)振荡管不易损坏，电路性能稳定，可靠性好，在振荡管BG₁的基极和发射极上反向并联二极管D₆，使得振荡管不因B_e结反压降低而损坏。增加恒流控制电路可限制振荡管中的功耗增加。此外即使换能器损坏也不会同时造成振荡管损坏。

下面结合附图作详细说明：

图1本实用新型电路结构之一(对应图3所示的现有电路结构)

图2本实用新型电路结构之二(对应图4所示的现有电路结构)

图3现有技术电路结构形式之一

图4现有技术电路结构形式之二

图5本实用新型机械结构示意图

如图5所示的机械结构由以下几部分组成，上部为盛水槽1，盛水槽下面与散热片5连接，中间装有换能器4，换能器4周围由U型密封环3密封防止泄水，盛水槽1与散热片5连接部位有O型密封圈2。散热片5中间安换能器4的下口用固定板6盖合。电路板9及其固定支架10与高频变压器8装于屏蔽绝缘盒7中，屏蔽盒下口由底盖11盖合，屏蔽绝缘盒与散热片5固定在一起。

下面对电路结构特征进行说明并简要分析如下：

现有技术电路结构(见图3、图4)包括：

1、电源变压器，作用是降低电压，隔离电网，保证人身安全。

2、整流电路：由D₁-D₄组成，主要作用是将交流转换为直流。

3、偏置电路：由R₁、R₂、R₄、C₅、L₃、R₃组成，作用是控制雾量大小，为振荡器偏置电流。

4、振荡主电路：由C₁、C₂、C₃、C₄、L₁、L₂、D₅、BG₁、TD组成，作用是将直流转换成高频交流电，通过换能器转换成机械能做功。

此外，JAG为干簧管水位控制器，作用是保护换能器。

针对现有技术电路结构的缺陷，本实用新型(见图1、图2)做了以下改进：

(一)去掉电源变压器，增加高频变压器，高频变压器的初级与电容C₄串联后接入振荡管BG₁的集电极和基极之间，换能器TD接在高频变压器次级线圈回路中，在电源输入端接入压敏电阻R_v，作用是当电网电压过高时，R_v导通，将保险BX熔断，从而保护雾化装置不致损坏；另外因R_v具有很大的电容量，雾化装置振荡电路所产生的高频不致串入电网。

超声波雾化装置的换能器是一压电陶瓷片，它工作于高频，要求谐振阻抗小，一般都在3Ω以下。这样小的谐振阻抗，对振荡源的内阻来说，必须很小。振荡源的内阻取决于三极管内阻，内阻小的三极管制造工艺不易，达到要求的且价格昂贵。本实用新型将低频电源变压器去掉，直接将市电220V整流供振荡器工作，增设高频输出变压器。这样，①可使换能器接触水而于电网市电高压隔离；②换能器工作于低电压；③可提高振荡电路的输出阻抗，振荡三极管容易选样；④高频变压器可做得很小，从而节约大量钢材和铜线材；⑤高频变压器可与电路板做成一体，使整机小型化。

带电源变压器的雾化装置电路功率不易增大，其原因有：①用大功率的换能器，要使电路输出满足必须提高电源电压，这样因换能器与水接触将使人身得不到安全。②做大功率的雾化装置必须使振荡功率大，使用大功率三极管，而大功率的三极管的放大倍数都较小，电源电压低，难于适应电路振荡。再者因电压低，要使功率达到必须提高工作电流，而工作电流的提高必然使管子的压降增大，致内阻增大，与特小谐振阻抗的换能器难于匹配，选择三极管将十分困难。

将电源电压用高电压，使用大功率三极管直接振荡，可选小的工作电流，这样选择管子时较容易，放大倍数虽小，也可使电路易起振。小的工作电流在管子上压降必然小，然而，使用高频变压器后可使换能器的谐振阻抗经高频变压器变换后在振荡器输出端提高几倍阻抗。这样振荡器的输出阻抗就提高了。对振荡源内阻来说，远远超过了其值，在选择振荡三极管时比较容易。

(二)在振荡管BG₁的基极和发射极上反向并联一个二极管D₆。

现有技术电路振荡管损坏，B_e结击穿较多。原因分析：三极管B_e结反向耐压一般为6—12V，在结温升高时耐压就要下降，振荡三极管在电源电压升高、工作电流增大，散热条件变差和内部参数变化引起本身功耗增加时热量增加，振荡三极管B_e结的耐压就要降低。电路中各参数虽然变化不很大，但因B_e结耐压值距电路电压值相差不大，C₂电容两端电压不能设计的太低，否则电路将会停振，受这些条件的限制，电路略有变化，振荡三极管的B_e结就要击穿。

D₆的设置是针对BG₁的B_e结损坏情况增加的。为了克服振荡三极管B_e结因反压的降低引起的损坏，在B_e结上并联一个反向二极管D₆，C₂正向充放电时，振荡三极管正常工作，C₂反向充放电时，由于电压是上负下正，三极管是截止的，这时三极管的B_e结将承受C₂电容两端电压。并接二极管后，二极管正向通，近似使C₂短路，充放电只有0.7V，那么振荡三极管的B_e结反向电压只有0.7V，与最小反压6V相差甚远，恶劣条件使B_e结耐压降低也决不会小于0.7V，损坏的外界因素不存在了。此外，经试验证明，增设二极管对电路的正常振荡不存在不利因素。

(三)增设R₀、C₀、L₄、BG₂组成的恒流控制电路。

现有技术电路结构振荡三极管损坏，C_e极击穿。这种损坏率也很高，C_e极击穿损坏的主要原因是本身损耗超出了三极管最大允许功耗的数值。振荡器在选定工作点后，电源电压的升高，负载的加重，散热条件的变化会致使三极管电流工作点的改变。基极电流要增大，集电极电流因此要大幅度提高，那么它的功耗就增大，产生的热量要增加，热量的增加会使电流进一步增加。同时三极管的内阻也增加，内阻的增加致使功耗更进一步增加，这种恶性循环可使三极管实际功耗超出允许功耗时元件损坏。

换能器在电路中既是负载，又是反馈元件，它损坏后电路停振，电流增加到正常工作时的二倍，这样也使三极管功耗超出允许功耗造成损坏。

增设R₀、C₀、L₄、BG₂组成恒流控制电路，是针对振荡三极管C_e极击穿而致使损坏情况的。它能使电路电流恒定在特定数值。电压增高，负载加重，温度增加，导致BG₁三极管电流增加时，恒流控制电路R₀上的电压降增加，BG₂导通，导通的电流随BG₁电流增加R₀上的压降升高而加大，由于BG₂的电流增加BG₁的偏置电路中R₁、R₂压降增加，BG₁基极电位降低，集电极电流减小，致使整个电流恒定在特定数值。

这种恒流电路有负反馈作用，但对交流同样起负反馈作用。它会将振荡能量减弱是一种不利因素，为了消除这一个不利作用，增设了LC滤波网络，L₄C₀增加后BG₂的基电压较稳定，使其只对直流起作用。而不影响振荡器正常输出。

设置恒流控制电路后，振荡三极管就会恒定在允许范围功耗下可靠工作。同时，在换能器损坏后，电路停振致使电流成倍增加时，恒流控制电路自动限制它的增加，电路电流恒定在特定数值，保护振荡三极管处于允许功耗范围。

Claims

1、一种超声波雾化装置，包括盛水槽(1)、换能器(4)、散热片(5)、屏蔽绝缘盒(7)、电路板(9)，上部为盛水槽(1)，盛水槽下面与散热片(5)连接，中间装有换能器(4)，换能器(4)周围由U型密封环(3)密封防止泄水，盛水槽(1)与散热片(5)连接部位有O型密封圈(2)，散热片(5)中间安换能器(4)的下口用固定板(6)盖合。电路板(9)及其固定支架(10)与高频变压器(8)装于屏蔽绝缘盒(7)中，屏蔽盒下口由底盖(11)盖合，屏蔽绝缘盒与散热片(5)固定在一起；

电路构成包括整流电路、偏置电路和振荡主电路，其特征在于：

a、高频变压器B的初级与电容C₄串联后接入振荡管BG₁的集电极与基极之间，换能器TD接在B的次级线圈回路中；在电源输入端接入压敏电阻R_v；

b、在振荡主电路中振荡管BG₁的基极和发射极上反向并联二极管D₆；

c、在整流电路和偏置电路之间有恒流控制电路，其构成是：R₀一端接整流电路负极，另一端接振荡主电路负极，BG₂的发射极和C₀的一端并联后接整流电路负极，C₀的另一端与BG₂的基极和L₄的一端相接，L₄的另一端接振荡主电路的负极，BG₂的集电极接在R₂与R₄的中间或R₁与R₂的中间。

2、根据权利要求1所述的超声波雾化装置，其特征在于：反向并联于BG₁基极和发射极的二极管D₆的接线方法可以是，D₆反向并联于C₂两端，或D₆的正极接C₂和L₂中间，负极接BG₁的基极，或D₆的正极接BG₁发射极，负极接BG₁的基极。