E類諧振逆變低頻超聲霧化噴頭驅動電路研制.pdf

1、超聲波霧化具有霧滴細小、霧化均勻等優(yōu)點，已被廣泛應用在清洗、噴涂、霧化栽培等領域。然而，超聲波霧化噴頭驅動電路是超聲霧化系統(tǒng)的關鍵部分之一，需要考慮其成本、效率等。為了設計一款高效率、低成本的超聲波霧化噴頭驅動電路，本文提出了一款基于E類諧振變換器的超聲波霧化噴頭驅動電路，設計并搭建了一款15W，60kHz的噴頭驅動電路。E類諧振逆變電路具有零電壓關斷的特性，開關管的電流與開關管兩端的電壓不同時出現(xiàn)，減少了功率晶體管導通與關斷損耗，提高

2、了變換器的轉換效率。另外，E類諧振逆變電路通過單個功率晶體管就能輕易實現(xiàn)直流到交流的逆變過程，且可以得到優(yōu)良的高頻正弦波電壓。本文以基本的E類諧振逆變電路為基礎，結合低頻超聲噴頭串聯(lián)諧振時的等效電路，為保證E類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類諧振逆變低頻超聲波霧化噴頭驅動電路的結構、工作原理，主功率電路最佳狀態(tài)下的理論參數(shù)計算。同時，為驗證設計的參數(shù)是否正確，品質因素

3、選擇是否合理，扼流圈電感電流波動是否會對電路產(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域的角度，根據(jù)功率晶體管導通與關斷兩種不同狀態(tài)建立穩(wěn)態(tài)時域方程，解出初始方程的解，通過得到的初始方程的解，在一個開關周期內(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)中用阻抗來表示，因此，超聲波霧化驅動主功率電路可等效為特殊的阻抗網(wǎng)絡，元件的電流與電壓的方程式通過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類諧振逆變低頻超聲波電源主功率電路元件個數(shù)雖然少，但元器件之間相互影響，負責完成多種功能。由于實際中電路元器件