JPH01204508A - 超音波発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は比較的大出力の超音波を発生するための超音波
発振器に関するものである。

（従来技術及び発明が解決しようとする諜１ｉ！ｉり超
音波発振器としては従来より種々の方式が提案され具体
化されているが、いくつかの問題点を含んでいる。すな
わち （イ）振動子のドライブ段の電力ロスにより効率が高め
られない。

（ロ）負荷変動が発振に影響を及ぼし安定な動作が行え
ない。

等の問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、非常に安価な小電力用トランジスタを用い、かつ効率
のよい超音波発振器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は超音波周波数の信
号を発生するオシレータと、このオシレータの出力から
互いに反転したＱ、　Ｑ出力を作成する変換回路と、こ
の変換回路のＱ、　′ｃｉ出力をそれぞれ入力する第１
．第２のフォトカプラと、この第１．第２のフォトカプ
ラから前記Ｑ、ζ出力に対応した信号が与えられる第１
．第２のドライバと、ソース・ドレインが互いに直列接
続されて電源と回路アースとの間に接続され、かつゲー
トに前記第１．第２のドライバから駆動信号が与えられ
る第１．第２のスイッチング素子と、この第１、第２の
スイッチング素子の接続点と回路アースとの間に接続さ
れる振動子とを備えてなることを特徴とした超音波発振
器を発明の要旨とするものである。

（作用） 本発明にあっては、オシレータにより超音波周波数の信
号を発生し、変換回路により互いに反転したＱ、　Ｃ出
力を作成し、フォトカプラを介してドライバに信号を与
え、互いに直列接続されて電源と回路アースとの間に接
続された２個のスイッチング素子を駆動し、２個のスイ
ッチング素子の接続点と回路アースとの間に接続された
振動子を励振するようにしているので、フォトカプラに
よりドライバの電源が分離できるためドライバに耐圧の
低い小電力の素子を用いることができ、ドライブ段の電
力ロスを低減して効率を高めることができる。また、オ
シレータ側と振動子とはフォトカプラにより絶縁されて
いるので、負荷変動が発振に影響せず、安定な動作が得
られる。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。

第１図は本発明の超音波発振のブロック図を示す、第１
図において、４は超音波周波数の信号を発生するオシレ
ータ、３はオシレータ４の出力から互いに反転した矩形
状のＱ、　７：ｉ出力を作成するフリップフロップある
いはマルチバイブレータの如き変換回路、２Ａ、２Ｂは
変換回路３のＱ、ご出力をそれぞれ入力するフォトカプ
ラ、ＩＡ、ＩＢはフォトカプラ２Ａ、２Ｂから変換回路
３のＱ。

回出力に対応した信号が与えられ、かつ低圧電源Ｖ、、
Ｖｔ　　（例えば１２Ｖ）にて動作するドライバ、Ｑ、
、Ｑ、はソース・ドレインが互いに直列接続されて高圧
電源■、と回路アースとの間に接続され、かつゲートに
ドライバＬＡ、ＩＢから駆動信号が与えられるスイッチ
ング素子としてのＭＯ３−ＦＥＴ、Ｘ、はＭＯＳ　　Ｆ
　ＥＴ　Ｑｌ、　Ｃｈの接続点と回路アースとの間に接
続される振動子である。

次に動作について説明する。オシレータ４により超音波
周波数の信号を発生し、変換回路３により互いに反転し
た矩形状のＱ、Ｃ出力を作成し、フォトカプラ２Ａ、２
Ｂを介して低圧電源Ｖ、、Ｖ。

にて動作するドライバＩＡ、ＩＢに信号を与え、互いに
直列接続されて高圧電源ｖ３と回路アースとの間に接続
された２個のＭＯ３−ＦＥＴ　Ｑｌ。

Ｑ２を駆動し、２個のＭＯ３ＦＥＴ　Ｑｌ、Ｑｔの接続
点と回路アースとの間に接続された振動子ＸＩを励振す
るものである。すなわち、ＭＯ３−ＦＥＴＱｌがオン、
ＭＯ５ＦＥＴ　Ｑｚがオフの時に高圧電源■、より振動
子ＸＩが充電され、ＭＯ３−ＦＥＴ　Ｑ、がオフ、ＭＯ
３−ＦＥＴ　Ｑ、がオンの時に振動子Ｘ１の充電電荷が
放電し、その繰、り返し周期、すなわちオシレータ４の
発振周期を振動子ｘＩの共振周波数と合わせることによ
って振動子Ｘｌにより超音波が発生する。なお、ＭＯ３
ＦＥＴ　Ｑｌ　、Ｑｔが同時にオンすると高圧電源Ｖ、
が短絡されて素子が破壊するが、ＭＯ３−Ｆ　Ｅ　Ｔ　
Ｑｌ　、Ｑｔのゲート信号は変換回路３により正確に反
転したものとなっているため、そのような不都合はない
。

本発明にあつては、フォトカプラ２Ａ、２Ｂによりドラ
イバＬＡ、ＩＢのソースレベルをＭＯＳＦＥＴ　Ｑｌ　
、Ｑｔから分離できるため、ドライバＩＡ、ＩＢに耐圧
の低い小電力の素子を用いることができ、ドライブ段の
電力ロスを低減して効率を高めることができる。また、
オシレータ４側と振動子Ｘ１側とはフォトカプラ２Ａ、
２Ｂにより絶縁されているので、負荷変動が発振に影響
することがなく、安定な動作が得られるものである。

第２図は第１図をより具体化した実施例を示したもので
ある。第２図において、ＡＣは商用電源であり、変圧器
Ｔ１により適当な電圧に変圧された後に整流器り、によ
り整流され、これにより高圧電源■、を得るようになっ
ている。そして、高圧電源■、と回路アース（０）との
間にはＭＯＳ−ＦＥＴ　　Ｑ＋　、Ｑｚのソース・ドレ
インが直列接続され、ＭＯＳ　　ＦＥＴ　Ｑ＋　、Ｑｚ
の接続点と回路アースとの間には振動子Ｘｌが接続され
ている。

なお、変圧器Ｔ１は超音波出力の大きさを調整する役割
があるが、省略することもできる。

次いで、トランジスタＱコ、抵抗Ｒｌ＋　ＲＩ　Ｒｓは
ドライバ回路ＩＡを構成し、トランジスタＱ　４１抵抗
Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，はドライバ回路ＩＢを構成している０
次いで、ＩＣ，、ＩＣ，はフォトカプラ２Ａ。

２Ｂを構成する集積回路（例えばＴ　Ｌ　Ｐ２Ｓ５）で
ある。次いで、ＩＣ，はタイマ／発振用の集積回路（例
えばＮＥ５５５Ｎ）であり、第３図において、■はアー
ス端子、■はトリガ端子、■は出力端子、■はリセット
端子、■はコントロール電圧端子、■はスレシホールド
端子、■は放電端子、■は電源端子である。発振周波数
は抵抗Ｒ９１，可変抵抗ＶＲ，，コンデンサＣ１により
設定される。なお、内部構成を第３図に示しである。そ
して、集積回路Ｉ　Ｃ，、トランジスタＱ１．抵抗ＲＩ
ｌ＋　　Ｒ＋ｔ＋　　Ｒ１３１ＲＩ　４　＋　可変抵抗
ＶＲ，，コンデンサＣＩによりオシレータ４を構成して
いる。トランジスタＱ、はバッファの作用をする。

（発明の効果） 畝上のように本発明によれば、オシレータにより超音波
周波数の信号を発生し、変換回路により互いに反転した
Ｑｌ　σ出力を作成し、フォトカプラを介してドライバ
に信号を与え、互いに直列接続されて電源と回路アース
との間に接続された２個のスイッチング素子を駆動し、
２個のスイッチング素子の接続点と回路アースとの間に
接続された振動子を励振するようにしているので、に）
　フォトカプラによりドライバのアースレベルとスイッ
チング素子側と分離できるため、ドライバに耐圧の低い
小電力の素子を用いることができ、ドライブ段の電力ロ
スを低域して効率を高めることができる。

（ロ）オシレータ側と振動子側とはフォトカプラにより
絶縁されているので、負荷変動が発振に影響せず、安定
な動作が得られる。

（ハ）非常に安価な小電力用トランジスタをドライブ用
に使用し、かつ効率の高い超音波発振器を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波発振器のブロック図を示し、第
２図は具体的回路図−牙ＪｒＩｌ＋ｊフイマ／葵蜘ト４
桟１！１娘１、−Ｘ、・・・・・・振動子 Ｑ、、Ｑｚ　・　−・　−ＭＯＳ−ＦＥＴＩＡ、ＩＢ・
・・ドライバ ２Ａ、２Ｂ・・・フォトカプラ ３・・・・・・・変換回路 ４・・・・・・・オシレータ ＋Ｃ，，ＩＣ，・・フォトカプラ ＩＣ３・・　・・・フリップフロップ ＩＣ４・・・・・タイマ／発振用ＩＣ 特許出願人　　日本電子機器株式会社 Ｈ（、、□１１□、。 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波周波数の信号を発生するオシレータと、このオシ
   レータの出力から互いに反転したＱ、＠Ｑ＠出力を作成
   する変換回路と、この変換回路のＱ、＠Ｑ＠出力をそれ
   ぞれ入力する第１、第２のフォトカプラと、この第１、
   第２のフォトカプラから前記Ｑ、＠Ｑ＠出力に対応した
   信号が与えられる第１、第２のドライバと、ソース・ド
   レインが互いに直列接続されて電源と回路アースとの間
   に接続され、かつゲートに前記第１、第２のドライバか
   ら駆動信号が与えられる第１、第２のスイッチング素子
   と、この第１、第２のスイッチング素子の接続点と回路
   アースとの間に接続される振動子とを備えてなることを
   特徴とした超音波発振器。