E類(lèi)諧振逆變低頻超聲霧化噴頭驅(qū)動(dòng)電路研制.pdf

1、超聲波霧化具有霧滴細(xì)小、霧化均勻等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用在清洗、噴涂、霧化栽培等領(lǐng)域。然而，超聲波霧化噴頭驅(qū)動(dòng)電路是超聲霧化系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，需要考慮其成本、效率等。為了設(shè)計(jì)一款高效率、低成本的超聲波霧化噴頭驅(qū)動(dòng)電路，本文提出了一款基于E類(lèi)諧振變換器的超聲波霧化噴頭驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)并搭建了一款15W，60kHz的噴頭驅(qū)動(dòng)電路。E類(lèi)諧振逆變電路具有零電壓關(guān)斷的特性，開(kāi)關(guān)管的電流與開(kāi)關(guān)管兩端的電壓不同時(shí)出現(xiàn)，減少了功率晶體管導(dǎo)通與關(guān)斷損耗，提高

2、了變換器的轉(zhuǎn)換效率。另外，E類(lèi)諧振逆變電路通過(guò)單個(gè)功率晶體管就能輕易實(shí)現(xiàn)直流到交流的逆變過(guò)程，且可以得到優(yōu)良的高頻正弦波電壓。本文以基本的E類(lèi)諧振逆變電路為基礎(chǔ)，結(jié)合低頻超聲噴頭串聯(lián)諧振時(shí)的等效電路，為保證E類(lèi)諧振變換器的輸出阻抗與噴頭阻抗一致，增加了阻抗匹配電路，確保電路高效率工作。
　　本文介紹了E類(lèi)諧振逆變低頻超聲波霧化噴頭驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)、工作原理，主功率電路最佳狀態(tài)下的理論參數(shù)計(jì)算。同時(shí)，為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的參數(shù)是否正確，品質(zhì)因素

3、選擇是否合理，扼流圈電感電流波動(dòng)是否會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響，文中提出了兩種穩(wěn)態(tài)建模的方法，通過(guò)兩種不同建模方法得到的電路中各元件穩(wěn)態(tài)波形。第一種穩(wěn)態(tài)建模的方法主要從時(shí)域的角度，根據(jù)功率晶體管導(dǎo)通與關(guān)斷兩種不同狀態(tài)建立穩(wěn)態(tài)時(shí)域方程，解出初始方程的解，通過(guò)得到的初始方程的解，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，兩種不同模式的狀態(tài)方程得到統(tǒng)一，各元件電流與電壓的穩(wěn)態(tài)方程能被表示，最終得到穩(wěn)態(tài)波形圖。第二種穩(wěn)態(tài)建模的方法主要從頻域的角度，把功率晶體管兩種不同的狀態(tài)用可

4、變電阻表示，基于E類(lèi)諧振逆變超聲霧化電路中的其它元器件均可在頻域系統(tǒng)中用阻抗來(lái)表示，因此，超聲波霧化驅(qū)動(dòng)主功率電路可等效為特殊的阻抗網(wǎng)絡(luò)，元件的電流與電壓的方程式通過(guò)電路原理均可在頻域系統(tǒng)中表示，然后再利用傅里葉逆變換得到在時(shí)域中的電流與電壓的穩(wěn)態(tài)波形圖。第二種穩(wěn)態(tài)建模方法還適用于主功率電路非調(diào)諧狀態(tài)下的波形分析。
　　E類(lèi)諧振逆變低頻超聲波電源主功率電路元件個(gè)數(shù)雖然少，但元器件之間相互影響，負(fù)責(zé)完成多種功能。由于實(shí)際中電路元器件