一种超声波发生及控制电路系统论文和设计-方荣武

全文摘要

超声波发生及控制电路系统，包括自升压超声波压发生电路结构和自动控制保护电路结构，自升压超声波压发生电路结构中，第一高频变压器两初级绕组互为反向端接头并接后经第八电感串接后与主电源连接；第一高频变压器的输出端2脚和输出端3脚分别连接第三肖特基二极管和第四肖特基二极管，第三肖特基二极管连接第三开关管N‑MOSFET漏极，第四肖特基二极管连接第四开关管N‑MOSFET漏极；自动控制保护电路结构包含：电源控制电路包含受电门锁控制电源，第一继电器，第二开关管N‑MOSFET以及主电源；同步控制电路包含有通过脉宽信号驱动的第一光耦，该第一光耦隔离控制第一开关管N‑MOSFET导通与截止驱动第二继电器的开关，第一开关管N‑MOSFET并联有第一电容、第六电阻。

主设计要求

1.一种超声波发生及控制电路系统，其特征在于，所述超声波发生及控制电路系统电路系统包括自升压超声波压发生电路结构和自动控制保护电路结构，所述自升压超声波压发生电路结构中设置有第一高频变压器，第一高频变压器两初级绕组互为反向端接头并接后的公共输入端1脚经第八电感串接后与主电源连接；第一高频变压器有两初级绕组互为反向的输出端2脚和3脚，即初级绕组输出端，第一高频变压器的输出端2脚串接第三肖特基二极管，第三肖特基二极管连接第三开关管N-MOSFET漏极；第三开关管N-MOSFET源极串接第九电感后与主电源相连；第三开关管N-MOSFET栅极和源极并联有第一瞬态电压抑制二极管、第三电阻、第三电容；第三开关管N-MOSFET源极连接第一肖特基二极管，第一肖特基二极管连接第三肖特基二极管；第一高频变压器初级绕组输出端3脚连接第四肖特基二极管，第四肖特基二极管连接第四开关管N-MOSFET漏极，第四开关管N-MOSFET源极与第三开关管N-MOSFET源极连接后连接第九电感一端，第九电感另一端与主电源连接；第四开关管N-MOSFET栅极与源极并联有第二瞬态电压抑制二极管、第四电阻、第四电容；第四开关管N-MOSFET源极与第二肖特基二极管连接，第二肖特基二极管与第四肖特基二极管连接；第三开关管N-MOSFET栅极串接第一电阻后与第三肖特基二极管连接；第四开关管N-MOSFET栅极串接第二电阻后与第四肖特基二极管连接；所述自动控制保护电路结构包含电源控制电路，包含受电门锁控制电源，第一继电器，第二开关管N-MOSFET以及用于控制第一继电器、第二开关管N-MOSFET导通或截止的主电源；以及同步控制电路，包含有通过脉宽信号驱动的第一光耦，该第一光耦隔离控制第一开关管N-MOSFET导通与截止驱动第二继电器的开关，第一开关管N-MOSFET的栅极和源极并联有第一电容、第六电阻。

设计方案

1.一种超声波发生及控制电路系统，其特征在于，所述超声波发生及控制电路系统电路系统包括自升压超声波压发生电路结构和自动控制保护电路结构，

所述自升压超声波压发生电路结构中设置有第一高频变压器，第一高频变压器两初级绕组互为反向端接头并接后的公共输入端1脚经第八电感串接后与主电源连接；第一高频变压器有两初级绕组互为反向的输出端2脚和3脚，即初级绕组输出端，第一高频变压器的输出端2脚串接第三肖特基二极管，第三肖特基二极管连接第三开关管N-MOSFET漏极；第三开关管N-MOSFET源极串接第九电感后与主电源相连；第三开关管N-MOSFET栅极和源极并联有第一瞬态电压抑制二极管、第三电阻、第三电容；第三开关管N-MOSFET源极连接第一肖特基二极管，第一肖特基二极管连接第三肖特基二极管；第一高频变压器初级绕组输出端3脚连接第四肖特基二极管，第四肖特基二极管连接第四开关管N-MOSFET漏极，第四开关管N-MOSFET源极与第三开关管N-MOSFET源极连接后连接第九电感一端，第九电感另一端与主电源连接；第四开关管N-MOSFET栅极与源极并联有第二瞬态电压抑制二极管、第四电阻、第四电容；

第四开关管N-MOSFET源极与第二肖特基二极管连接，第二肖特基二极管与第四肖特基二极管连接；

第三开关管N-MOSFET栅极串接第一电阻后与第三肖特基二极管连接；第四开关管N-MOSFET栅极串接第二电阻后与第四肖特基二极管连接；

所述自动控制保护电路结构包含

电源控制电路，包含受电门锁控制电源，第一继电器，第二开关管N-MOSFET以及用于控制第一继电器、第二开关管N-MOSFET导通或截止的主电源；以及同步控制电路，包含有通过脉宽信号驱动的第一光耦，该第一光耦隔离控制第一开关管N-MOSFET导通与截止驱动第二继电器的开关，第一开关管N-MOSFET的栅极和源极并联有第一电容、第六电阻。

2.如权利要求1所述超声波发生及控制电路系统，其特征在于：所述自动控制保护电路结构还包含同步异常自锁保护电路，其中所述第一光耦的信号输入正极端1脚与第十八电阻串接后的端点作为喷油嘴来脉冲信号连接的正极连接端；第一光耦信号输入负极端2脚作为喷油嘴来脉冲信号的负极连接端；第一光耦信号输出正极端3脚与第二继电器电源输入端3脚相连；第一光耦信号输出负极端4脚与第一开关管N-MOSFET栅极连接。

3.如权利要求2所述超声波发生及控制电路系统，其特征在于：所述同步异常自锁保护电路还包含单向可控硅，单向可控硅阳极连接第三发光二极管，第三发光二极管串接第十二电阻后连接第一继电器电源输入端3脚；单向可控硅控制极与第三稳压二极管连接，第三稳压二极管与单向可控硅阴极连接；单向可控硅控制极与阴极并联有第九电阻、第九电容，第三光耦信号输入正极端1脚与第十一电阻串接后与第一继电器电源输入端3脚连接；第三光耦信号输入负极端2脚连接单向可控硅阳极；第三光耦信号输出正极端3脚连接第二开关管N-MOSFET栅极；第三光耦信号输出负极端4脚连接第二开关管N-MOSFET源极；所述同步异常自锁保护电路还包含有第一三极管，第一三极管基集与第七电阻串接后与第一开关管N-MOSFET栅极连接；第一三极管集电极一路串接第六二极管后与单向可控硅控制极连接；另一路串接第五电阻后与第二继电器常开端5脚连接；第一三极管发射极连接主电源负极。

4.如权利要求1所述超声波发生及控制电路系统，其特征在于：所述自动控制保护电路结构还包括过流自锁保护电路，该过流自锁保护电路包含有串联在主电源负极的取样电阻，过流检测芯片信号同相输入端1脚连接取样电阻低电位端；过流检测芯片稳压电源输入端正极5脚一路串接第十五电阻后与第十四电阻串接最后与取样电阻高电位端连接；另一路串接第二十电阻后连接过流检测信号输出端3脚；过流检测信号反相输入端2脚与第十五电阻与第十四电阻串接的中点连接；过流检测IC4脚接电源负极；过流检测IC信号输出端3脚经第十六电阻串接后与第二光耦信号输入正极端1脚连接；第二光耦信号输入负极端2脚接电源负极；第二光耦信号输出正极端1脚串接第十九电阻后连接受电门锁控制电源正极；第二光耦信号输出负极端4脚串接第五二极管正极后与单向可控硅控制极连接。

5.如权利要求1所述超声波发生及控制电路系统，其特征在于：所述自升压超声波发生电路中，第三开关管N-MOSFET栅极连接第二高频变压器次级绕组电感一端，第二高频变压器次级绕组电感另一端串接第二电容后与第四开关管N-MOSFET栅极连接。

6.如权利要求1所述超声波发生及控制电路系统，其特征在于：所述自升压超声波发生电路中，第三开关管N-MOSFET 栅极串接第三电感后与第一二极管正极连接，第一二极管负极连接第一稳压二极管负极，第一稳压二极管正极串接第九电感后与主电源负极连接；

第四开关管N-MOSFET栅极串接第四电感后与第二二极管正极连接，第二二极管负极与第一稳压二极管负极连接。

7.如权利要求1所述超声波发生及控制电路系统，其特征在于：所述自升压超声波发生电路中，第一高频变压器次级绕组输出端5脚连接第二高频变压器初级绕组电感一端，高频变压器初级绕组电感另一端与第一电容串接后与第一变压器次级输出端4脚连接；第一高频变压器次级输出端5脚串接第三高频变压器初级预设可调多绕组电感一端，第三高频变压器初级预设可调多绕组电感另一端与超声波换能片或器件串接后与第一高频变压器次级输出端4脚连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电路系统，具体涉及一种超声波发生及控制电路系统。

背景技术

目前，市面上使用的超声波发生及控制电路多用于加湿装置以及其他超声波发生装置中，而现有的超声波发生及控制电路通常仅适用于一般家庭的稳定电路，并且其频率不稳定，发热量大，功耗大，使用范围小，存在诸多不足。

发明内容

本实用新型提供了一种用于超声波燃料激励装置的电路系统，其目的在于解决现有超声波发生及控制电路中频率不稳定，发热量大，功耗大，使用范围小的技术问题。

所述超声波发生及控制电路系统电路系统包括自升压超声波压发生电路结构和自动控制保护电路结构，且其中自动控制保护电路系统至少包含电源控制电路和同步控制电路。

所述自升压超声波压发生电路系统中设置有第一高频变压器（T1），第一高频变压器（T1）两初级绕组互为反向端接头并接后的公共输入端（1脚）经第八电感（L8）串接后与主电源（VCC）正极连接；第一高频变压器（T1）两初级绕组互为反向的输出端（2脚、3脚），即初级绕组输出端，第一高频变压器（T1）的输出端（2脚）串接第三肖特基二极管（SBD3）正极，第三肖特基二极管（SBD3）负极连接第三开关管N-MOSFET（VT3）漏极（D极）；第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）串接第九电感（L9）后与电路主电源负极相连；第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）和源极（S极）并联有第一瞬态电压抑制二极管（TVS1）、第三电阻（R3）、第三电容（C3）。第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）连接第一肖特基二极管（SBD1）正极，第一肖特基二极管（SBD1）负极连接第三肖特基二极管（SBD3）正极；第一高频变压器（T1）初级绕组输出端（3脚）连接第四肖特基二极管（SBD4）正极，第四肖特基二极管（SBD4）负极连接第四开关管N-MOSFET（VT4）漏极（D极），第四开关管N-MOSFET（VT4）源极（S极）与第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）连接并串接第九电感（L9）后与主电源（VCC）负极连接；第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）与源极（S极）并联有第二瞬态电压抑制二极管（TVS2）、第四电阻（R4）、第四电容（C4）。第四开关管N-MO SFET（VT4）源极（S极）与第二肖特基二极管（SBD2）正极连接，第二肖特基二极管（SBD2）负极与第四肖特基二极管（SBD4）正极连接。第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）串接第一电阻（R1）后与第三肖特基二极管（SBD3）负极连接；第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）串接第二电阻（R2）后与第四肖特基二极管（SBD4）正极连接。

电源控制电路，包含受电门锁控制电源（ACC），第一继电器（KA1），第二开关管N-MOSFET（VT2）以及用于控制第一继电器（KA1）、第二开关管N-MOSFET（VT2）导通或截止的主电源（VCC）。第一继电器（KA1）的电磁控制信号输入端（1脚）连接第四二极管（D4）负极，第四二极管（D4）正极连接受电门锁控制电源（ACC）正极；第一继电器（KA1）的电磁控制信号输出端（2脚）连接第二开关管N-MOSFET（VT2）漏极（D极）；第二开关管N-MOSFET（VT2）源极连接受电门锁控制电源（ACC）负极；第二开关管N-MOSFET（VT2）栅极（G极）串接第十电阻（R10）后连接到第四二极管（D4）正极；第二开关管N-MOSFET（VT2）栅极（G极）连接第四稳压管（ZD4）负极，第二开关管N-MOSFET（VT2）源极（S极）连接第四稳压管（ZD4）正极；第一继电器（KA1）的电源输入端（3脚）串接保险丝（F）后与总开关（K）一端连接；总开关（K）另一端与主电源（VCC）正极连接。

同步控制电路，包含有通过喷油嘴脉宽信号驱动的第一光耦（N1），该第一光耦（N1）隔离控制第一开关管N-MOSFET（VT1）导通与截止驱动第二继电器（KA2）的开关，从而做到喷油嘴有喷油电路才工作的同步状态，且实现自动控制，安全，方便，采用光耦驱动可隔离喷油脉冲信号与电路，不相互干扰。第一开关管N-MOSFET（VT1）的栅极（G极）和源极（S极）并联有第一电容（C1）、第六电阻（R6），对脉宽起延时作用，以平稳第一开关管N-MOSFET（VT1）的导通状态。第二继电器（KA2）电磁控制信号输入端（1脚）与电源输入端（3脚）连接；第二继电器（KA2）电磁控制信号输出端（2脚）与第一开关管N-MOSFET（VT1）漏极（D极）连接，第二继电器（KA2）的电源输入端（3脚）与第一继电器（KA1）的常开端（4脚）连接；第一开关管N-MOSFET（VT1）源极与主电源（VCC）负极连接；第一开关管N-MOSFET（VT1）栅极连接第二稳压二极管（VD2）负极；第一开关管N-MOSFET（VT1）源极连接第二稳压二极管（ZD2）正极，第一开关管N-MOSFET（VT1）栅极和源极并联有第一电容（C1）、第六电阻（R6）；第二继电器（KA2）常闭端（4脚）串接第十七电阻（R17）后与第一发光二极管（VD1）正极连接，第一发光二极管（VD1）负极与主电源（VCC）负极连接。电路同步状态由发光二极管VD1与VD2相互切换指示。第二继电器（KA2）常开端（2脚）与主电源（VCC）未端第五肖特基二极管（SBD5）正极连接，第五肖特基二极管（SBD5）负极作为自动控制保护电路正极输出终端（Vo）正极。

作为其中一种较优实施方式，所述自动控制保护电路系统还包含同步异常自锁保护电路，所述同步异常自锁保护电路包含有第一光耦（N1），第一光耦（N1）的信号输入正极端（1脚）与第十八电阻（R18）串接后的端点作为喷油嘴来脉冲信号连接（IN）的正极连接端；第一光耦（N1）信号输入负极端（2脚）作为喷油嘴来脉冲信号（IN）负极连接端；第一光耦（N1）信号输出正极端（3脚）与第十三电阻（R13）串接后与第二继电器（KA2）电源输入端（3脚）相连；第一光耦（N1）信号输出负极端（4脚）与第一开关管N-MOSFET （VT1）栅极（G极）连接。

作为其中一种较优实施方式，所述同步异常自锁保护电路还包含有单向可控硅（SCR），单向可控硅（SCR）阳极（A极）连接第三发光二极管（VD3）负极，第三发光二极管（VD3）正极串接第十二电阻（R12）后连接第一继电器（KA1）电源输入端（3脚）；单向可控硅（SCR）控制极（G极）与第三稳压二极管（ZD3）负极连接，第三稳压二极管（ZD3）正极与单向可控硅（SCR）阴极（K极）连接；单向可控硅（SCR）控制极（G极）与阴极（K极）并联有第九电阻（R9）、第九电容（C9）；第三光耦（N3）信号输入正极端第（1脚）与第十一电阻（R11）串接后与第一继电器（KA1）电源输入端（3脚）连接；第三光耦（N3）信号输入负极端（2脚）连接单向可控硅（SCR）阳极（A极）；第三光耦信号输出正极端（3脚）连接第二开关管N-MOSFET（VT2）栅极（G极）；第三光耦（N3）信号输出负极端（4脚）连接第二开关管N-MOSFET（VT2）源极（S极）。

作为其中一种较优实施方式，所述同步异常自锁保护电路包含有第一三极管（Q1），第一三极管（Q1）基集（b极）与第七电阻（R7）串接后与第一开关管N-MOSFET（VT1）栅极（G极）连接；第一三极管（Q1）集电极（C极）一路串接第六二极管（D6）正极后与单向可控硅（SCR）控制极（G极）连接；另一路串接第五电阻（R5）后与第二继电器（KA2）常开端（5）脚连接；第一三极管（Q1）发射极（e极）连接主电源（VCC）负极。

作为其中一种较优实施方式，所述过流自锁保护电路包含有串联在主电源（VCC）负极的取样电阻（RS），过流检测芯片（IC）信号同相输入端（1脚）连接取样电阻（RS）低电位端；过流检测芯片（IC）稳压电源输入端正极（5脚）一路串接第十五电阻（R15）后与第十四电阻（R14）串接最后与取样电阻（RS）高电位端连接；另一路串接第二十电阻（R20）后连接过流检测（IC）信号输出端（3脚）；过流检测（IC）信号反相输入端（2脚）与第十五电阻（R15）与第十四电阻（R14）串接的中点连接；过流检测（IC）（4脚）接电源负极；过流检测（IC）信号输出端（3脚）经第十六电阻（R16）串接后与第二光耦（N2）信号输入正极端（1脚）连接；第二光耦（N2）信号输入负极端（2脚）接电源（VCC1）负极；第二光耦（N2）信号输出正极端（1脚）串接第十九电阻（R19）后连接受电门锁控制电源（ACC）正极；第二光耦（N2）信号输出负极端（4脚）串接第五二极管（D5）正极后与单向可控硅（SCR）控制极（G极）连接。

作为其中一种较优实施方式，所述自动控制保护电路中主电源（VCC）正极端与总开关（K）一端连接，总开关另一端串接保险丝（F）后与第一继电器（KA1）电源端（3脚）连接，第八电容（C8）正极与第一继电器（KA1）常开端（4脚）连接，第八电容（C8）负极与主电源（VCC）负极连接。第二继电器（KA2）常开端（5脚）与第五肖特基二极管（SBD5）正极连接；第五肖特基二极管（SBD5）负极作为自动控制保护电路输出端（Vo）正极。

作为其中一种较优实施方式，用受电门锁控制（ACC）电源的导通与截止来控制电路主电源（VCC）的导通与截止。

作为其中一种较优实施方式，采用喷油嘴脉冲信号经第一光耦（N1）隔离耦合后的脉冲信号经控制电路来同步控制主电源（VCC）的导通与截止，且不干扰喷油嘴脉冲信号源。

作为其中一种较优实施方式，电路在发生喷油嘴脉冲信号与主电源（VCC）工作不同步和电路过流故障时，会及时锁定断开主电源（VCC）起到保护作用。

作为其中一种较优实施方式，所述自升压超声波发生电路中，第三开关管N-MOSFET （VT3）栅极（G极）依次串接第二高频变压器（T2）次级绕组电感（L2）、第二电容（C2）后与第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）连接。

作为其中一种较优实施方式，所述自升压超声波发生电路中，第三开关管N-MOSFET （VT3）栅极（G极）串接第三电感（L3）后与第一二极管（D1）正极连接，第一二极管（D1）负极连接第一稳压二极管（ZD1）负极，第一稳压二极管（ZD1）正极串接第九电感（L9）后与主电源（VCC）负极连接。第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）串接第四电感（L4）后与第二二极管（D2）正极连接，第二二极管（D2）负极与第一稳压二极管（ZD1）负极连接；第一稳压二极管（ZD1）的正极和负极并联有第五电容（C5）。

作为其中一种较优实施方式，所述自升压超声波发生电路中，第一高频变压器（T1）次级绕组输出端（5脚）依次串接第二高频变压器（T2）初级绕组电感（L5）、第一电容（C1）后与第一变压器（T1）次级输出端（4脚）连接；第一高频变压器（T1）次级输出端（5脚）依次串接第三高频变压器（T3）初级预设可调多绕组电感（L1）、超声波换能片或器件（X）后与第一高频变压器（T1）次级输出端（4脚）连接。

作为其中一种较优实施方式，所述自升压超声波发生电路中，第三高频变压器（T3）输出绕组电感（L6）两端与第三高频整流桥（D3）的两交流输入端连接，第三高频整流桥（D3）正极端串接第二十一电阻（R21）后与第四发光二极管（VD4）正极连接，第四发光二极管（VD4）负极与第三高频整流桥负极端连接。

作为其中一种较优实施方式，所述主电源（VCC）的正极和负极之间并联有第六电容（C6）、第七电容（C7）。

作为其中一种较优实施方式，由第三电容（C3）、第二电感（L2）、第二电容（C2）、第四电容（C4）组成的串联选频谐振回路，为第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）和第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）提供驱动电流，该电路具有驱动电流小、易驱动、谐振回路Q值高选频特性好、频率稳定的特征。

作为其中一种较优实施方式，由第一电阻（R1）、第三电感（L3）第一二极管（D1）、第二电阻（R2）、第四电感（L4）、第一稳压二极管（ZD1）、第五电容（C5）组成直流稳压启动电路为第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）和第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）提供稳定、合适的起振直流电压。

作为其中一种较优实施方式，第一高频变压器（T1）次级绕组输出端（5脚、4脚）上并联有由第二高频变压器（T2）初级绕组电感（L5）与第一电容（C1）组成串接支路，由第三高频变压器（T3）初级多绕组预设可调电感（L1）和超声波换能器件（X）组成的串联支路，两串联支路并联构成了等效并联谐振回路，该并联谐振回路的谐振频率经第二高频变压器次级绕组（L5）耦合反馈至由第二电感（L2）、第二电容（C2）、第四电容（C4）、第三电容（C3）依次串联构成的串联驱动回路，并为其提供驱动频率和驱动电流。

作为其中一种较优实施方式，第三肖特基二极管（SBD3）可阻止反向电流流过第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）漏极（D极）；第一肖特基二极管（SBD1）为第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）漏极（D极）提供反向电流通道；第四肖特基二极管（SBD4）可阻止反向电流流过第四开关管N-MOSFET（VT4）源极（S极）漏极（D极）；第二肖特基二极管（SBD2）为第四开关管N-MOSFET（VT4）源极（S极）漏极（D极）提供反向电流通道。

本实用新型可应用于超声波发生装置中，尤其应用于超声波燃料激励装置或加湿装置中，具有频率稳定，功率大，能耗低，适用范围广的特点。并且实现自动控制以及自升压的效果。

附图说明

图1为本实用新型其中一种实施例的自升压超声波发生电路示意图。

图2为本实用新型其中一种实施例的自动控制保护电路示意图。

具体实施方式

本实用新型所述超声波燃料激励装置的结构通过以下实施例进行进一步阐述：

本实用新型由于不同设备电源电压不同，控制（传感器）信号获取位置方式也不同，为方便描述以燃油汽车为例。

如图1为一种实施例的自升压超声波发生电路示意图，自升压超声波压发生电路系统中设置有第一高频变压器T1，第一高频变压器T1两初级绕组互为反向端接头并接后的公共输入端（1脚）经第八电感L8串接后与主电源VCC正极连接；第一高频变压器T1具有两初级绕组互为反向的输出端（2脚、3脚），即初级绕组输出端，第一高频变压器T1的输出端（2脚）串接第三肖特基二极管SBD3正极，第三肖特基二极管SBD3负极连接第三开关管N-MOSFET（VT3）漏极（D极）；第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）串接第九电感L9后与主电源VCC负极相连；第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）和源极（S极）并联有第一瞬态电压抑制二极管TVS1、第三电阻R3、第三电容C3。第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）连接第一肖特基二极管SBD1正极，第一肖特基二极管SBD1负极连接第三肖特基二极管SBD3正极；第一高频变压器T1初级绕组输出端（3脚）连接第四肖特基二极管SBD4正极，第四肖特基二极管SBD4负极连接第四开关管N-MOSFET（VT4）漏极（D极），第四开关管N-MOSFET（VT4）源极（S极）与第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）连接并串接第九电感L9后与电路主电源负极连接；第四开关管N -MOS FET（VT4）栅极（G极）与源极（S极）并联有第二瞬态电压抑制二极管TVS2、第四电阻R4、第四电容C4。第四开关管N-MOSFET（VT4）源极（S极）与第二肖特基二极管SBD2正极连接，第二肖特基二极管SBD2负极与第四肖特基二极管SBD4正极连接。第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）串接第一电阻R1后与第三肖特基二极管SBD3负极连接；第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）串接第二电阻R2后与第四肖特基二极管SBD4正极连接。

第三开关管N-MOSFET （VT3）栅极（G极）连接第二高频变压器T2次级绕组电感L2一端、第高频变压器T2次级绕组电感L2串接第二电容C2后与第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）连接。

第三开关管N-MOSFET （VT3）栅极（G极）串接第三电感L3后与第一二极管D1正极连接，第一二极管D1负极连接第一稳压二极管ZD1负极，第一稳压二极管ZD1正极串接第九电感L9后与电路主电源负极连接。第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）串接第四电感L4后与第二二极管D2正极连接，第二二极管D2负极与第一稳压二极管ZD1负极连接；第一稳压二极管ZD1的正极和负极并联有第五电容C5。

第一高频变压器T1次级绕组输出端（5脚）连接第二高频变压器T2初级绕组电感L5一端，第二高频变压器T2次级绕组电感L5另一端串接第一电容C1后与第一变压器T1次级输出端（4脚）连接；第一高频变压器T1次级输出端（5脚）连接第三高频变压器T3初级预设可调多绕组电感L1一端，第三高频变压器T3初级预设可调多绕组电感L1另一端串接超声波换能片或器件X后与第一高频变压器T1次级输出端（4脚）连接。第三高频变压器T3输出绕组电感L6两端与第三高频整流桥D3的两交流输入端连接，第三高频整流桥D3正极端串接第二十一电阻R21后与第四发光二极管VD4正极连接，第四发光二极管VD4负极与第三高频整流桥负极端连接。

所述主电源VCC的正极和负极之间并联有第六电容C6、第七电容C7。由第三电容C3、第二电感L2、第二电容C2、第四电容C4组成的串联选频谐振回路，为第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）和第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）提供驱动电流，该电路具有驱动电流小、易驱动、谐振回路Q值高选频特性好、频率稳定的特征。

由第一电阻R1、第三电感L3第一二极管D1、第二电阻R2、第四电感L4、第一稳压二极管ZD1、第五电容C5组成直流稳压启动电路为第三开关管N-MOSFET（VT3）栅极（G极）和第四开关管N-MOSFET（VT4）栅极（G极）提供稳定、合适的起振直流电压。

第一高频变压器T1次级绕组输出端（5脚、4脚）上并联有由第二高频变压器T2初级绕组电感L5与第一电容C1组成串接支路，由第三高频变压器T3初级多绕组预设可调电感L1和超声波换能器件X组成的串联支路，两串联支路并联构成了等效并联谐振回路，该并联谐振回路的谐振频率经第二高频变压器次级绕组L5耦合反馈至第二电感L2、第二电容C2、第四电容C4、第三电容C3依次串联组成的串联驱动回路，并为其提供驱动频率和驱动电流。

第三肖特基二极管SBD3可阻止反向电流流过第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）漏极（D极）；第一肖特基二极管（SBD1）为第三开关管N-MOSFET（VT3）源极（S极）漏极（D极）提供反向电流通道；第四肖特基二极管SBD4可阻止反向电流流过第四开关管N-MOSFET（VT4）源极（S极）漏极（D极）；第二肖特基二极管SBD2为第四开关管N-MOSFET（VT4）源极（S极）漏极（D极）提供反向电流通道。

如图2所示为超声波燃料激励装置的自动控制保护电路图，包含以下电路结构：

自动控制保护电路系统包含电源控制电路、同步控制电路、过流自锁保护电路和同步导常自锁保护电路。

电源控制电路中包含有第一继电器KA1，第一继电器KA1的电磁控制信号输入端（1脚）连接第四二极管D4负极，第四二极管D4正极连接受电门锁控制电源ACC正极；第一继电器KA1的电磁控制信号输出端（2脚）连接第二开关管N-MOSFET（VT2）漏极（D极）；第二开关管N-MOSFET（VT2）源极（S极）连接受电门锁控制电源ACC负极。用受电门锁控制ACC电源的导通与截止来控制电路主电源VCC的导通与截止。第二开关管N-MOSFET（VT2）栅极（G极）与第十电阻R10串接后连接到第四二极管D4正极；第二开关管N-MOSFET（VT2）栅极（G极）连接第四稳压管ZD4负极，第二开关管N-MOSFET（VT2）源极（S极）连接第四稳压管ZD4正极；第一继电器KA1的电源输入端（3脚）串接保险丝F后与总开关K一端连接；总开关K另一端与主电源VCC正极连接。第八电容C8正极与第一继电器KA1常开端（4脚）连接，第八电容C8负极与主电源VCC负极连接。第二继电器KA2常开端（5脚）与第五肖特基二极管SBD5正极连接；第五肖特基二极管SBD5负极作为自动控制保护电路输出端Vo正极。

同步控制电路包含有第二继电器KA2，第二继电器KA2电磁控制信号输入端（1脚）与电源输入端（3脚）连接；第二继电器KA2电磁控制信号输出端（2脚）与第一开关管N-MOSFET（VT1）漏极（D极）连接，第二继电器KA2电源输入端（3脚）与第一继电器KA1的常开端（4脚）连接；第一开关管N-MOSFET（VT1）源极（S极）与主电源VCC负极连接；第一开关管N-MOSFET（VT1）栅极（G极）连接第二稳压二极管VD2负极；第一开关管N-MOSFET（VT1）源极（S极）连接第二稳压二极管ZD2正极，第一开关管N-MOSFET（VT1）栅极和源极并联有第一电容C1、第六电阻R6；第二继电器KA2常闭端（4脚）经第十七电阻R17串接后与第一发光二极管VD1正极连接，第一发光二极管VD1负极与主电源VCC负极连接；第二继电器KA2常开端（2脚）与主电源VCC未端第五肖特基二极管SBD5正极连接，第五肖特基二极管SBD5负极作为自动控制保护电路正极输出终端Vo正极。

同步异常自锁保护电路可防止第二继电器KA2失效与喷油嘴脉冲信号不同步，从而导致超声波换能片和电路损坏。包含有第一光耦N1，第一光耦N1的信号输入正极端（1脚）与第十八电阻R18串接后的端点作为喷油嘴来脉冲信号连接的IN正极连接端；第一光耦N1信号输入负极端（2脚）作为喷油嘴来脉冲信号IN负极连接端；第一光耦N1信号输出正极端（3脚）与第十三电阻R13串接后与第二继电器KA2电源输入端（3脚）相连；第一光耦N1信号输出负极端（4脚）与第一开关管N-MOSFET （VT1）栅极（G极）连接。单向可控硅SCR阳极（A极）连接第三发光二极管VD3负极，第三发光二极管VD3正极串接第十二电阻R12后连接第一继电器KA1电源输入端（3脚）；单向可控硅SCR控制极（G极）与第三稳压二极管ZD3负极连接，第三稳压二极管ZD3正极与单向可控硅SCR阴极（K极）连接；单向可控硅SCR控制极（G极）与阴极（K极）并联有第九电阻R9、第九电容C9，第三光耦N3信号输入正极端第（1脚）与第十一电阻R11串接后与第一继电器KA1电源输入端（3脚）连接；第三光耦N3信号输入负极端（2脚）连接单向可控硅SCR阳极（A极）；第三光耦信号输出正极端（3脚）连接第二开关管N-MOSFET（VT2）栅极（G极）；第三光耦N3信号输出负极端（4脚）连接第二开关管N-MOSFET（VT2）源极（S极）。第一三极管Q1基集（b极）与第七电阻R7串接后与第一开关管N-MOSFET（VT1）栅极（G极）连接；第一三极管Q1集电极C极一路串接第六二极管D6正极后与单向可控硅SCR控制极（G极）连接；另一路串接第五电阻R5后与第二继电器KA2常开端（5脚）连接；第一三极管Q1发射极（e极）连接主电源VCC负极。采用喷油嘴脉冲信号经第一光耦N1隔离耦合后的脉冲信号经控制电路来同步控制主电源VCC的导通与截止，且不干扰喷油嘴脉冲信号源。电路在发生喷油嘴脉冲信号与主电源VCC工作不同步和电路过流故障时，会及时锁定断开主电源VCC，起到保护作用。

过流自锁保护电路包含有串联在主电源VCC负极的取样电阻RS，过流检测芯片IC信号同相输入端（1脚）连接取样电阻RS低电位端；过流检测芯片IC稳压电源输入端正极（5脚）一路串接第十五电阻R15后与第十四电阻R14串接最后与取样电阻RS高电位端连接；另一路串接第二十电阻R20后连接过流检测IC信号输出端（3脚）；过流检测IC信号反相输入端（2脚）与第十五电阻R15与第十四电阻R14串接的中点连接；过流检测IC（4脚）接电源负极；过流检测IC信号输出端（3脚）经第十六电阻R16串接后与第二光耦N2信号输入正极端（1脚）连接；第二光耦N2信号输入负极端（2脚）连接电源负极；第二光耦N2信号输出正极端（1脚）串接第十九电阻R19后连接受电门锁控制电源ACC正极；第二光耦N2信号输出负极端（4脚）串接第五二极管D5正极后与单向可控硅SCR控制极（G极）连接。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

设计图

一种超声波发生及控制电路系统论文和设计

一种超声波发生及控制电路系统论文和设计-方荣武

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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