CN2936451Y - 具限流保护的超音波驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种具限流保护的超音波驱动装置，包含一讯号产生模块、一输出模块、一超音波换能模块及一第一保护模块，该输出模块包括一半桥驱动单元，该第一保护模块包括一开关单元及一第一电流侦测单元，该讯号产生模块输出一第一驱动讯号，该开关单元接收该第一驱动讯号，且受该第一电流侦测单元控制以决定是否将该第一驱动讯号传送至该半桥驱动单元，该半桥驱动单元调整该第一驱动讯号的大小，该第一电流侦测单元侦测该半桥驱动单元的操作电流，当该操作电流大于一第一特定电流值时使该开关单元不传送该第一驱动讯号至该半桥驱动单元。该超音波驱动装置可预防该超音波换能模组漏电或是该输出模组消耗过多电流。

Description

具限流保护的超音波驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种驱动装置，特别是涉及一种具限流保护的超音波驱动装置。

背景技术

超音波是指频率在20KHz以上且人类的耳朵无法感应到的音波。超音波具有许多方面的用途，例如超音波清洗机是将超音波传入清洗液中，并藉由超音波使清洗液产生扰动，以达到洗净浸在清洗液中的待清洗物的效果。

参阅图1，一超音波清洗机具有一超音波驱动装置3，且该超音波驱动装置3包含一讯号产生模块31、一输出模块32、一超音波换能模块33及一高压供应模块34。该讯号产生模块31输出一交流的第一驱动讯号Vd1。

该高压供应模块34接收一家用的第一交流电源Vac1，且调整该第一交流电源Vac1的电压值以成为一第二交流电源Vac2。

该输出模块32与该第二交流电源Vac2电连接，并接收该第一驱动讯号Vd1，且调整该第一驱动讯号Vd1的大小而成为一第二驱动讯号Vd2，并将该第二驱动讯号Vd2输出到该超音波换能模块33。

该超音波换能模块33接收该第二驱动讯号Vd2，且设置于该清洗液中，并输出与该第二驱动讯号Vd2相同频率的超音波。该第二驱动信号Vd2的振幅必须于200～500伏左右才能驱动该超音波换能模块33发出超音波。

该超音波换能模块33输出的超音波驱动该清洗液产生与该超音波相同频率的扰动，且由于该清洗液的黏滞性，该清洗液的扰动使其自身产生许多细小的真空微泡。利用该等真空微泡在该清洗液中碰触到待清洗物时会破裂而使粘着于待清洗物上的污垢产生强烈的振动，并藉由此种振动使污垢脱离该待清洗物表面，以达到洗净该待清洗物的作用。

但是因为该超音波换能模块33是设置于该清洗液中，且该清洗液一般是例如水等具有导电性的液体，若是该超音波换能模块33因为老化或是破损而发生短路等漏电的现象，使用者取出浸在清洗液的待清洗物时将会产生触电的危险，且因为水为导电性液体，该超音波换能模块33破损时将使两电极(图未示)间产生大电流漏电而损坏该输出模块32，因此该输出模块32此时应该停止将该第二驱动讯号Vd2输出到该超音波换能模块33，以避免该超音波换能模块33继续接收电力而发生漏电。但是以往的超音波驱动装置3的输出模块32仍然会输出该第二驱动讯号Vd2到该超音波换能模块33，并无对此问题作防范。

此外，由于该第二驱动讯号Vd2的值必须在200～500伏特才能驱动该超音波换能模块33产生超音波，因此该输出模块32必须包括许多高功率的组件以输出高峰值的第二驱动讯号Vd2，该等高功率组件也经常会因为其它不正常状况导致功率消耗过大而发生烧毁或是短路的现象，因此限定该第一交流电源Vac1透过该高压供应模块传送给该输出模块32的电流大小是一项重要的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是在提供一种具限流保护的超音波驱动装置。

本实用新型具限流保护的超音波驱动装置是包含一讯号产生模块、一第一保护模块、一输出模块及一超音波换能模块。

该讯号产生模块输出一交流的第一驱动讯号，该第一保护模块与该讯号产生模块电连接。该输出模块与该第一保护模块电连接，而接收该第一驱动讯号的该第一保护模块侦测操作电流的输出模块，该操作电流小于一第一特定电流值，该第一保护模块传送该第一驱动讯号至该输出模块，且该输出模块调整该第一驱动讯号的大小以成为一第二驱动讯号并输出；该操作电流不小于该第一特定电流值，该第一保护模块不传送该第一驱动讯号至该输出模块，该输出模块不输出该第二驱动讯号。

该超音波换能模块与该输出模块电连接，且接收该第二驱动讯号，并输出与该第二驱动讯号相同频率的超音波。

本实用新型的有益效果在于：该超音波驱动装置可预防该超音波换能模块漏电或是该输出模块消耗过多电流。

附图说明

图1是以往的超音波驱动装置的一电路方块图；

图2是本实用新型具限流保护的超音波驱动装置的一电路方块图；

图3是本实用新型具限流保护的超音波驱动装置的一部份详细电路图；

图4是本实用新型具限流保护的超音波驱动装置的另一部份详细电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明：

参阅图2、图3及图4，本实用新型具限流保护的超音波驱动装置1的较佳实施例包含一讯号产生模块11、一第一保护模块12、一输出模块13、一超音波换能模块14、一第二保护模块15及一高压供应模块16。

该讯号产生模块11输出一交流的第一驱动讯号Vd1。

该第一保护模块12接收该第一驱动讯号Vd1，且侦测该输出模块13的操作电流，并依据该操作电流值的大小以决定是否将该第一驱动讯号Vd1传送至该输出模块13。

当该第一保护模块12传送该第一驱动讯号Vd1时，该输出模块13接收并调整该第一驱动讯号Vd1的大小以成为一第二驱动讯号Vd2并输出。当该第一保护模块12不传送该第一驱动讯号Vd1时，该输出模块13不输出该第二驱动讯号Vd2。

该超音波换能模块14接收该第二驱动讯号Vd2，并输出与该第二驱动讯号Vd2相同频率的超音波。

该第二保护模块15与该高压供应模块16电连接，且侦测由该第一交流电源Vac1传送至该高压供应模块16的电流。

该高压供应模块16接收一家用的第一交流电源Vac1，且调整该第一交流电源Vac1的电压值以成为一第二交流电源Vac2，并受该第一保护模块12及该第二保护模块15控制以决定是否提供该第二交流电源Vac2给该输出模块13。

在本实用新型的较佳实施例中，该讯号产生模块11包括一振荡单元111及一除频单元112，该振荡单元111输出一第一交流讯号Vs1。该除频单元112接收该第一交流讯号Vs1，且将该第一交流讯号Vs1的频率除以2而成为该第一驱动讯号Vd1。

该振荡单元111可以一现有的压控振荡电路(简称VCO)实施，且该第一交流讯号Vs1是一频率大于40KHz以上的脉冲以使其频率被该除频单元112除以2后，该第一驱动讯号Vd1的频率高于20KHz。由于该振荡单元111及该除频单元112并非本实用新型改进的重点，且工业界已经有许多现有的电路来实现该振荡单元111及该除频单元112的功能，因此在此不再赘述。

在本实用新型的较佳实施例中，该第一保护模块12包括一开关单元121及一第一电流侦测单元122。该输出模块13包括一半桥驱动单元131及一谐振匹配单元132。

该第一电流侦测单元122侦测该半桥驱动单元131的操作电流。该开关单元121与该除频单元112、该第一电流侦测单元122及该半桥驱动单元131电连接，并接收该除频单元112输出的第一驱动讯号Vd1，且受该第一电流侦测单元122控制以决定是否将该第一驱动讯号Vd1传送至该半桥驱动单元131。

该操作电流不大于一第一特定电流值，该第一电流侦测单元122控制该开关单元121传送该第一驱动讯号Vd1至该半桥驱动单元131。该操作电流大于该第一特定电流值，该第一电流侦测单元122控制该开关单元121不传送该第一驱动讯号Vd1至该半桥驱动单元131。

该半桥驱动单元131与该谐振匹配单元132及该高压供应模块16电连接，并接收该该高压供应模块16输出的第二交流电源Vac2，且接收该开关单元121输出的第一驱动讯号Vd1，且调整该第一驱动讯号Vd1的大小以成为一第二交流讯号Vs2。

该谐振匹配单元132接收该第二交流讯号Vs2，且调整该第二交流讯号Vs2的大小以成为该第二驱动讯号Vd2并输出至该超音波换能模块14。

当该第一电流侦测单元122侦测到该半桥驱动单元131的操作电流大于该第一特定电流值时，会控制该高压供应模块16不输出该第二交流电源Vac2到该半桥驱动单元131。

此外，若是该半桥驱动单元131包括的组件发生毁损时，该第一交流电源Vac1透过该高压供应模块16传送至该半桥驱动单元131的电流也会过大。因此当该笫二保护模块15侦测到该第一交流电源Vac1输出至该高压供应模块16的电流大于一第二特定电流值时，也会控制该高压供应模块16不输出该第二交流电源Vac2到该半桥驱动单元131。

该第一电流侦测单元122包括一电流侦测器1221、一第一运算放大器1222及一第二运算放大器1223。该电流侦测器接收该半桥驱动单元131的操作电流，且将该操作电流转换成一电压值与该操作电流值呈线性关系的第一电压V1。

在本实用新型的较佳实施例中，该电流侦测器1221包括一第一变压器1224及一第一电阻1225。该第一变压器1224的一次侧与该半桥驱动单元131串联，因此该第一变压器1224的一次侧接收该半桥驱动单元131的操作电流，而该第一变压器1224的二次侧并联该第一电阻1225，且其两端的电压也就是该第一电压V1。

该第一运算放大器1222的正相输入端接收该第一电压V1，且其反相输入端耦合至一第一临界电压Vth1。该第二运算放大器1223的正相输入端与该第一运算放大器1222的输出端电连接并耦合至外界一发光二极管2的阳极，且反相输入端电连接至一第二临界电压Vth2，其输出端输出一第二电压V2到该开关单元121及该高压供应模块16。该第一及第二临界电压Vth1、Vth2的值都可以由外界设定。

当该超音波换能模块14发生漏电时，该谐振匹配单元132传送至该超音波换能模块14的电流会增加，因此该半桥驱动单元131的操作电流将会增加以传送该第二交流讯号Vs2至该谐振匹配单元132，增大的操作电流将使该第一电压V1大于该第一临界电压Vth1，该第一运算放大器1222输出端的电压将使该发光二极管2发光，以提醒使用者注意该操作电流已经很大而使该第一电压V1大于该第一临界电压Vth1。

当该操作电流进一步升高时，此时该第一运算放大器1222输出端的电压大于该第二临界电压Vth2的值时，该第二电压V2使该开关单元121不导通，以使该开关单元121不传送该第一驱动讯号Vd1至该半桥驱动单元131。该半桥驱动单元131没有接收到该第一驱动讯号Vd1将无法输出该第二交流讯号Vs2，因此该谐振匹配单元132无法输出该第二驱动讯号Vd2至该超音波换能模块14，使该超音波换能模块14并无接收到该第二驱动讯号Vd2所提供的电力，达到防止该超音波换能模块14发生漏电的目的。

该第二电压V2传送至该高压输出模块13将使该高压输出模块13不输出该第二交流电源Vac2给该半桥驱动单元131。虽然该半桥驱动单元131已经因为没有接收到该第一驱动讯号Vd1而无法输出该第二交流讯号Vs2给该谐振匹配单元132，但是因为该第二交流电源Vac2的电压值很高，且该半桥驱动单元131包括许多电连接于该第二交流电源Vac2的高功率组件(图未示)，为了防止该等高功率组件发生毁损，因此该高压供应模块16在接收到该第二电压V2后，将停止输出该第二交流电源Vac2给该半桥驱动单元131。

值得注意的是，该第一运算放大器1222也可以省略不用。此时该第一电压V1直接馈入该第二运算放大器1223的正相输入端，当该第一电压V1值大于该第二临界电压Vth2时，该第二运算放大器1223的输出端输出的第二电压V2同样可以使该开关单元121不传送该第一驱动讯号Vd1至该半桥驱动单元131。

该第二保护模块15包括一第一桥式整流器151及一第二桥式整流器152，而该高压供应模块16包括一电流计161及一第三桥式整流器162，且该高压供应模块16接收现有的可程序逻辑控制器(简称PLC)(图未示)输出的5～24V电压。PLC输出5V直流电压会使该高压供应模块16关闭，而24V直流电压会使该高压供应模块16启动。

值得注意的是，本实用新型具限流保护的超音波驱动装置1也可以不包括该第二保护模块15，在此态样下该超音波换能模块14同样不会接收到该谐振匹配单元132输出的第二驱动讯号Vd2。

该谐振匹配单元132包括一第二变压器1321及四个匹配抗流电感1322，且该超音波换能模块14等效于一电容，由于该第二变压器1321及该等抗流电感1322的阻抗与该超音波换能模块14的输入阻抗互相匹配，该第二交流讯号Vs2输入该第二变压器1321的一次侧将使该第二变压器1321、该等抗流电感1322及该超音波换能模块14产生谐振，且透过该第二变压器1321的二次侧及该等抗流电感1322将该第二交流讯号Vs2的值放大为该第二驱动讯号Vd2。

由于该谐振匹配单元132与该超音波换能模块14并非本实用新型改进的重点，且工业界已经有许多现有的电路可以实现该谐振匹配单元132的功能，因此在此不再赘述。

此外，本实用新型具限流保护的超音波驱动装置1也可以用于其它应用超音波的系统中，不限于超音波洗净机。

综合上述，本实用新型具限流保护的超音波驱动装置1藉由该开关单元121接收该第一驱动讯号Vd1，且该第一电流侦测单元122侦测该半桥驱动单元131的操作电流，且当该操作电流大于该第一特定电流值时，该第一电流侦测单元122控制该开关单元121停止输出该第一驱动讯号Vd1至该输出模块13，使该输出模块13无法输出该第二驱动讯号Vd2至该超音波换能模块14，而当该超音波换能模块14发生漏电时该输出模块13的操作电流也会提高，而被该第一电流侦测单元122侦测到且控制该开关单元121停止输出该第一驱动讯号Vd1至该输出模块13，使该超音波换能模块14停止漏电，因此确实可以达到本实用新型的目的。

Claims (8)

1.一种具限流保护的超音波驱动装置，包含：一讯号产生模块、一与该讯号产生模块电连接的第一保护模块、一与该第一保护模块电连接的输出模块及一超音波换能模块，该讯号产生模块输出一交流的第一驱动讯号，该超音波换能模块接收一该输出模块输出的第二驱动讯号，并输出与该第二驱动讯号相同频率的超音波，其特征在于：该讯号产生模块输出一交流的第一驱动讯号，该第一保护模块与该讯号产生模块电连接，该输出模块与该第一保护模块电连接，接收该第一驱动讯号的该第一保护模块侦测操作电流的该输出模块，该操作电流小于一第一特定电流值，该第一保护模块传送该第一驱动讯号至该输出模块，且该输出模块调整该第一驱动讯号的大小成为该第二驱动讯号并输出至该超音波换能模块，该操作电流不小于该第一特定电流值，该第一保护模块不传送该第一驱动讯号至该输出模块以使该输出模块不输出该第二驱动讯号。

2.如权利要求1所述的具限流保护的超音波驱动装置，其特征在于：该具限流保护的超音波驱动装置还包含一高压供应模块，接收一第一交流电源的该高压供应模块调整该第一交流电源的电压值成为一第二交流电源，受该第一保护模块控制决定是否提供该第二交流电源给该输出模块，该第一保护模块侦测到该输出模块的操作电流小于该第一特定电流值，该第一保护模块使该高压供应模块提供该第二交流电源给该输出模块，该第一保护模块侦测到该输出模块的操作电流不小于该第一特定电流值，该第一保护模块使该高压供应模块不提供该第二交流电源给该输出模块。

3.如权利要求2所述的具限流保护的超音波驱动装置，其特征在于：该具限流保护的超音波驱动装置还包含一第二保护模块，该第二保护模块与该高压供应模块电连接，且侦测由该第一交流电源传送至该高压供应模块的电流，而该高压侦测模块还受该第二保护模块控制决定是否提供该第二交流电源给该输出模块，该第二保护模块侦测到该第一交流电源传送至该高压供应模块的电流小于一第二特定电流值，该第一保护模块使该高压供应模块提供该第二交流电源给该输出模块，该第二保护模块侦测到该第一交流电源传送至该高压供应模块的电流不小于该第二特定电流值，该第二保护模块使该高压供应模块不提供该第二交流电源给该输出模块。

4.如权利要求1所述的具限流保护的超音波驱动装置，其特征在于：该讯号产生模块包括一振荡单元及一除频单元，该振荡单元输出一第一交流讯号，该除频单元接收该第一交流讯号，且将该第一交流讯号的频率除以2而成为该第一驱动讯号。

5.如权利要求4所述的具限流保护的超音波驱动装置，其特征在于：该第一保护模块包括一开关单元及一第一电流侦测单元，该输出模块包括一半桥驱动单元及一谐振匹配单元，该开关单元与该除频单元、该第一电流侦测单元及该半桥驱动单元电连接，并接收该除频单元输出的第一驱动讯号，且受该第一电流侦测单元控制决定是否将该第一驱动讯号传送至该半桥驱动单元，该第一电流侦测单元侦测该半桥驱动单元的操作电流，该半桥驱动单元与该谐振匹配单元电连接，并接收该开关单元输出的第一驱动讯号，且调整该第一驱动讯号的大小成为一第二交流讯号，该谐振匹配单元接收该第二交流讯号，且调整该第二交流讯号的大小以成为该第二驱动讯号并输出至该超音波换能模块。

6.如权利要求2所述的具限流保护的超音波驱动装置，其特征在于：该讯号产生模块包括一振荡单元及一除频单元，该振荡单元输出一第一交流讯号，该除频单元接收该第一交流讯号，且将该第一交流讯号的频率除以2而成为该第一驱动讯号。

7.如权利要求6所述的具限流保护的超音波驱动装置，其特征在于：该第一保护模块包括一开关单元及一第一电流侦测单元，该输出模块包括一半桥驱动单元及一谐振匹配单元，该开关单元与该除频单元、该第一电流侦测单元及该半桥驱动单元电连接，并接收该除频单元输出的第一驱动讯号，且受该第一电流侦测单元控制以决定是否将该第一驱动讯号传送至该半桥驱动单元，该第一电流侦测单元侦测该半桥驱动单元的探作电流，该半桥驱动单元与该谐振匹配单元电连接，并接收该开关单元输出的第一驱动讯号，且调整该第一驱动讯号的大小以成为一第二交流讯号，该谐振匹配单元接收该第二交流讯号，且调整该第二交流讯号的大小以成为该第二驱动讯号并输出至该超音波换能模块。

8.如权利要求7所述的具限流保护的超音波驱动装置，其特征在于：该半桥驱动单元并与该高压供应模块电连接，且接收该该高压供应模块输出的第二交流电源，该第一电流侦测单元侦测到该半桥驱动单元的操作电流大于该第一特定电流值，控制该高压供应模块不输出该第二交流电源到该半桥驱动单元。

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