[实用新型]一种小功率高频超声波电源结构

权利要求书

1.一种小功率高频超声波电源结构，其特征是：在电源正面操作面板上，左上角是复位开关，在复位开关右侧配有复位开关状态指示灯；电源操作面板的左下角是电源开关，在电源开关的右侧配有开关状态指示灯；在电源开关状态指示灯的右边位置配有频率给定按键，在频率给定按键上面配有三种频率工作状态指示灯；在频率给定按键的右面配有模式给定按键，在模式给定按键上面配有三种模式工作状态指示灯；在模式给定按键的右面配有功率给定按键，在功率给定按键上面配有三种功率工作状态指示灯；

小功率高频超声波电源电路主要由电源开关操作电路、复位电路、晶振电路、按键电路、各状态显示指示灯电路、椭圆滤波电路、模式和功率斩波开关电路、功率放大电路和匹配网络电路构成；电源开关电路和复位电路分别通过电源开关按键和复位按键与单片机相连接；按键电路一端与单片机的开关控制引脚相连另一端接地；指示灯电路中发光二级管的阴极分别与单片机对应不同的引脚相连接，阳极通过上拉电阻与电源的正端相连接；椭圆滤波电路的输入端与单片机对应的频率脉冲控制信号的输出端相连，椭圆滤波电路的输出端经耦合电容与功率放大电路相连；模式和功率斩波开关电路的与门输入端分别与单片机的模式脉冲控制信号输出端和功率脉冲控制信号的输出端相连，模式和功率斩波开关电路输出端经稳压滤波后与功率放大电路相连；功率放大电路中的组合控制信号经匹配网络中的换能器将电能转换为机械能作用于应用对象。

2.根据权利要求1所述的小功率高频超声波电源结构，其特征是：状态显示指示灯的上拉电阻R₀的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₀的阳极相连，D₀的阴极与U₁的第40引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₁的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₁的阳极相连，D₁的阴极与U₁的第39引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₂的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₂的阳极相连，D₂的阴极与U₁的第38引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₃的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₃的阳极相连，D₃的阴极与U₁的第37引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₄的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₄的阳极相连，D₄的阴极与U₁的第36引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₅的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₅的阳极相连，D₅的阴极与U₁的第35引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₆的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₆的阳极相连，D₆的阴极与U₁的第34引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₇的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₇的阳极相连，D₇的阴极与U₁的第33引脚相连；状态显示指示灯的上拉电阻R₈的左端与正5V工作电源V_CC相连，右端与指示工作方式的发光二极管D₈的阳极相连，D₈的阴极与U₁的第2引脚相连；复位电路结构中的电阻R₉的左端与正5V工作电源相连，右端与U₁的第9引脚相连，复位电路中电阻R₁₀的左端与复位按键Key0的右端相连，复位电路中电阻R₁₀的右端与U₁的第9引脚相连；复位按键Key0的左端接地；复位电路中电容C_f右端与U₁的第9引脚相连，左端接地；晶振电路结构中的晶振Y₁两端分别与U₁的第12引脚和第13引脚相连；晶振电路中的电容C_p1右端与U₁的第12引脚相连，左端接地；晶振电路中的电容C_p2的右端与U₁的第13引脚相连，左端接地；频率给定按键Key1的上端引脚与U₁的第14引脚相连，下端接地；模式给定按键Key2的上端引脚与U₁的第15引脚相连，下端接地；功率给定按键Key3的上端引脚与U₁的第16引脚相连，下端接地；U₂的第11引脚与U₁的第5引脚相连；U₂的第10引脚与U₁的第6引脚相连；U₂的第9引脚与U₁的第7引脚相连；U₂的第6引脚与U₁的第8引脚相连；U₂的第16引脚和供电电源V_CC相连；U₂的第8引脚接地；U₂的第3引脚与功率输出端V₀相连；U₂的第1引脚、第2引脚和第4引脚分别与匹配电感L₀的三个抽头相连；匹配电感L₀的右侧电压为V_OL，与等效振子Z的上端相连，等效振子的下端接地；

与门模式脉冲控制二极管D_M的阴极与U₁的第22引脚相连，D_M的阳极和与门斩波功率控制二极管D_P的阳极均与斩波驱动三极管T_SO的基极连接；与门斩波功率控制二极管D_P的 阴极与U₁的第4引脚相连；斩波驱动三极管基极偏流电阻R_SOb的上端连接到工作电源V_CC端，下端分别与与门脉冲控制二极管D_M的阳极、与门斩波控制二极管D_P的阳极和斩波驱动三极管T_SO的基极相连；斩波驱动三极管T_SO的发射极接地，集电极与斩波驱动集电极负载电阻R_SOc下端相连；斩波驱动集电极负载电阻R_SOc的上端分别于斩波开关MOSFET器件的栅极和斩波开关MOSFET器件栅极偏流电阻R_Sg下端相连；斩波开关MOSFET器件栅极偏流电阻R_Sg跨接在斩波开关MOSFET器件Q_SE的源极和栅极之间；斩波开关MOSFET器件Q_SE的源极和电源V_CC相连，漏极分别于稳压续流二极管的阴极和平波电感L_SE相连；稳压续流二极管D_SE的阳极接地；平波电感的另一端分别接平波电容C_SE的正极、自举分压电阻R_O1上端和上臂推挽三极管T_O1的集电极相连；平波电容C_SE的负极接地；自举分压电阻R_O1的下端分别与自举分压电阻R_O2的上端和自举电容C₀上端相连；自举分压电阻R_O2的下端分别与第一交越二极管D_S1的阳极和上臂推挽三极管T_O1的基极相连；第一交越二极管D_S1的阴极与第二交越二极管D_S2的阳极相连，第二交越二极管D_S2的阴极分别于下臂推挽三极管T_O2的基极和前置功放三极管T_S3的集电极相连；上臂推挽三极管T_O1的发射极分别于下臂推挽三极管T_O2的发射极、自举电容C₀的下端、功率反馈电阻R_of的上端和U₂的第3引脚相连；功率反馈电阻R_of的下端分别与振荡信号耦合电容C_C的阳极、功率反馈分压电阻R_ob的上端和前置功放三极管T_S3的基极相连；功率反馈分压电阻R_ob的下端接地；T_S3的发射极与前置功放射极电阻R_S3E上端相连，R_S3E的下端接地；下臂推挽三极管T_O2的集电极接地；椭圆滤波第一电感L₁左侧、椭圆滤波第一电容C₁左侧和椭圆滤波第二电容C₂左侧均与U₁的第21引脚相连；椭圆滤波第一电感L₁与椭圆滤波第二电容C₂并联，椭圆滤波第一电感L₁的右侧分别与椭圆滤波第二电感L₂的左侧、椭圆滤波第三电容C₃的上端和椭圆滤波第四电容C₄的左侧相连；震荡耦合电容C_C的阴极分别与椭圆滤波第二电感L₂的右侧、椭圆滤波第四电容C₄的右侧和椭圆滤波第五电容C₅的上端相连；椭圆滤波第二电感L₂与椭圆滤波第四电容C₄并联；椭圆滤波第一电容C₁的下端、椭圆滤波第三电容C₃的下端和椭圆滤波第五电容C₅的下端均接地。

3.根据权利要求1所述的小功率高频超声波电源结构，其特征是：频率给定、模式给定和功率给定控制信号分别通过单按键向ATmega16单片机的引脚发送高低电平控制信号，ATmega16单片机经过读取引脚的高低电平作出响应，分别输出相同占空比的不同频率方波脉冲控制信号、不同工作时间模式的脉冲控制信号和不同占空比的功率方波脉冲控制信号，并且对应的工作方式指示灯亮灭；频率方波脉冲信号经过椭圆滤波变换成和方波基频同频的正弦波控制信号，模式脉冲控制信号和功率脉冲控制信号分别经过二极管斩波和MOSFET开关管结合组成开关电路，正弦波控制信号和模式、功率控制信号经过耦合和功率放大电路作用于匹配网络，匹配网络最后经过换能执行将电能转化为机械能作用于被处理的对象。