DE2902253C2 - Leistungsoszillatorschaltung für Ultraschallaerosolgeräte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Leistungsoszillatorschaltung für Ultraschall-Aerosolgeräte, bei denen der Ultraschallschwinger gseichzekrg das frequenzbestimmende Bauteil der Os/JUatorschaltung ist und im Arbeitsstromkreis eines aktiver. Bandelementes ein Transformator liegt, wobei die Schwingfrequenz der Leistungsoszillatorschaltung von einem Schwinger, z. B. einem Dickenschwinger abhängt. Diese Oszillatorschaltung soll vorzugsweise zur Erzeugung von Hochfrequenzschwingungen für die Ultraschall-Aerosoltechnik, z. B. für medizinisch therapeutische Zwecke Anwendung finden.

Es sind Oszillatorschaltungen bekannt, die zum Zwecke der hohen Genauigkeit und auch Amplitudenkonstanz mit Schwingquarzen versehen sind. Bei diesen Oszillatorschaltungen kommt es darauf an, die Schwingfrequenz über lange Zeiträume konstant zu halten, wobei auch besonders die Temperatur des Quarzes möglichst keiner Veränderung unterliegen darf. Deshalb ist Vorsorge getroffen, daß der Strom durch den Quarz möglichst gering bleibt. Zur Erzeugung einer hochfrequenten Betriebsspannung für die Anregung von Ultraschalldickenschwingern werden solche und ähnliche Quarzgeneratoren, die in ein- und mehrstufiger Ausführung aufgebaut sind, verwendet. So ist beispielsweise ein 4stufiger Generator für ein Ultraschallinhalationsgerät bekannt. In seinem inneren Aufbau kann unterschieden werden in frequenzbestimmende Bauteile für den. Aufbau und Betrieb des Oszillators und in Leistungsstufen für die selektive Anregung des das Aerosol erzeugenden Schwingers.

Es ist verständlich, daß die Oszillatorfrequenz mit der des Schwingers möglichst genau übereinstimmen muß. Diese Bedingung muß bei der gesamten Betriebsdauer erfüllt sein, was bei Alterungserscheinungen und anderen veränderten Bedingungen einen steten Neuabgleich erfordert, wenn nicht eine verminderte Ultraschalleistung in Kauf genommen wird. Es ist eine Schaltungsanordnung für einen Oszillator beschrieben, die nach dem Colpittschen Prinzip arbeitet. Die ebenfalls angeführte Variante, die nach dem Prinzip der induktiven Dreipunktschaltung arbeitet, wurde für eine praktische Einführung dort nicht weiter ausgebaut, da sie anscheinend bezüglich ihrer elektrischen und technologischen Werte ungünstiger als die Colpittsschaltucg erscheint. Damit der Oszillator als kapazitive Dreipunktschaltung arbeitet, der Schwinger jedoch oberhalb der Reihenresonanzfrequenz, also als induktive Reaktanz wirkt, ist es notwendig, in dem Stromkreis des Transistors weitere Schaltelemente vorzusehen. Zunächst muß der im Kollektorstromkreis liegende Schwingkreis mit seiner Resonanzfrequenz unterhalb der resultierenden Schwingfrequenz des Gesamtsystems, jedoch oberhalb der Reihenresonanzfrequenz des Schwingers liegen. Weiterhin ist entweder in den Emitterstromkreis bzw. den Basisstromkreis eine Induktivität zu schalten, die im Zusammenhang mit einer Kapazität, welche im Emitter-Basis-Kreis liegt, bestimmte Bedingungen erfüllen muß. Da die Schaltung nun aber noch einen geringen Wirkungsgrad besitzt, sind weitere Modifikationen vorgesehen, die zu einer Vergrößerung des Schaltungsaufwandes führen.

Bei einer anderen Schaltung für ein Ultraschallgerät mit einem piezoelektrischen Schwingsystem ist im Arbeitsstromkreis ein Ankoppeltransformator für den Schwinger vorhanden. Damit eine Beeinflussung der elektrischen Werte der Schaltung bei Erwärmung oder Belastung des Schwingers erfolgen kann, ist ein weiterer Rückkoppeltrarrsformator notwendig, wobei seine Primärspule mit einem Kondensator als Serienschwingkreis arbeitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsoszillatorschaltung für Ultraschall-Aerosolgeräte der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß kein Nachstimmen der Oszillatorschaltung bei Kurz- und Langzeitänderungen der Parameter des Ultraschalischwingers erforderlich ist.

Die Aufgabe wird mit einer Leistungsoszillatorschaltung, bei der der Ultraschallschwinger gleichzeitig das frequenzbestimmende Bauteil ist und im Arbeitsstromkreis eines aktiven Bauelementes ein Transformator liegt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu der oder zu einem Teil der Primärwicklung des Transformators der Ultraschallschwinger parallel geschaltet ist und die Spannung der Sekundärwicklung als Steuerspannung in den Steuerkreis des Bauelementes eingeschaltet ist.

Der Selbsterregungsbetrieb der Oszillatorschaltung wird mit Hilfe einer Rückkopplungsspannung gewährleistet, die transformatorisch in den Steuerkreis des aktiven Bauelementes gebracht wird. Der Ultraschallschwinger liegt dabei parallel zu der Primärwicklung oder zu einem Teil dieser. Besonders einfach wird die Oszillatorschaltung, wenn als aktives, steuerbares Bauelement ein Hochfrequenzleistungstransistor in Kollektorschaltung verwendet wird. Der Emitter des Hochfrequenzleistungstransistors ist dabei über die Primärwicklung des Transformators an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen. Zu einem Teil der Wicklung liegt der Ultraschallschwinger parallel, der damit direkt im Emitterstromkreis liegt. Durch die Parallelschaltung zu der Primärwicklung erfolgt eine widerstandsmäßige Anpassung an den Transistorinnenwiderstand, ohne daß eine zu starke Dämpfung eintritt. Um die Einsetzbarkeit von Schwingern mit großen

Herstellungstoleranzen zusätzlich noch zu erhöhen, ist die Rückkopplung durch eine veränderbare magnetische Kopplung variabel ausgeführt. Die Sekundärwicklung bildet mit einem Kondensator einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz mit der Arbeitsfrequenz des Schwingers übereinstimmt

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht gegenüber den bekannten Schaltungen darin, daß mit maximal wenig Bauelementen eine optimale Verneblungsleistung erreicht wird. Weiterhin können auch to solche Schwinger eingesetzt werden, deren elektrische und mechanische Eigenschaften mit großen Toleranzen behaftet sind und zusätzlich einen geringen Innenwiderstand aufweisen.

Die Zeichnung zeigt ejne Ausführungsvariante des Leistungsoszillators. Ein selektiver Ultraschallschwinger 1 befindet sich im frequenzbestimmenden Kreis des Oszillators, welcher nach dem Prinzip der induktiven Rückkopplung arbeitet. Eine widerstandsmäßige Ankopplung an den Transistorinnenwiderstand eines Hochleistungshochfrequenztransistors 2 erfolgt transformatorisch über das Windungszahlverhältnis eines in den Emitterstromkreis eingeschalteten Transformators 3. Die Steuerung des Hochfrequenzleistungstransistors 2 wird über einen Schwingkreis, bestehend aus der Sekundärwicklung des Transformators 3 und Kondensatoren 4 vorgenommen. Der Widerstand 5 dient der Einstellung des Arbeitspunktes des Hochfrequenzleistungstransistors 2. Die Betriebsspannung liegt über den Eingangsklemmen 6 und 7 an, wobei noch eine HF-Drossel 8 in Reihe geschaltet ist. Zur Regelung der Eingangsspannung wird eine Regelschaltung 9 verwendet, deren Aufbau üblich ist und deshalb nicht näher erläutert werden soll. Durch sie wird die Ausgleichung von Netzspannungsschwankungen und die Gewährleistung des Oberstromschutzes erreicht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Leistungsoszillatorschaltung für Ultraschall-Aerosolgeräte, bei denen der Ultraschallschwinger gleichzeitig das frequenzbestimmende Bauteil der Oszillatorschaltung ist und im Arbeitsstromkreis eines aktiven Bauelementes ein Transformator liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zu der oder zu einem Teil der Primärwicklung des Transformators (3) der Ultraschallschwinger (1) parallel geschaltet ist und die Spannung der Sekundärwicklung als Steuerspannung in den Steuerkreis des Bauelementes eingeschaltet ist

2. Leistungsoszillalorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aktives Bauelement η ein Hochfrequenzleistungstransistor (2), der in Kollektorschaltung arbeitet, Anwendung findet, der Emitter des Hochfrequenzleistungstransistors (2) über die Primärwicklung des Transformators (3) an die Betriebsspannungsquelle gleichfalls mit dem einen Anschluß des Ultraschallschwingers (1) angeschlossen ist und der andere Anschluß an eine Anzapfung der Primärwicklung führt und das eine Ende der Sekundärwicklung mit dem Emitter verbunden ist, die mit einem Kondensator (4) einen Schwingkreis bildet, der an den Eingang des Hochfrequenzleistungstransistors (2) geschaltet ist.