专利名称：采用半导体器件的高频热合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种介质加热装置，特别是热合塑料软管或膜的装置。
塑料软管或膜的热合既可采用外部加热方式也可采用介质加热方式，对于医疗、食品等要求严格的使用行业，由于后一方式具有热合质量好、无污染并可灭菌的优点而更可取。介质加热的能量取之于一个高频振荡器，通常这种高频振荡器是由电子管等器件构成的。在高频功率对介质进行加热的同时，还应施加一定的压力，以使热合部位熔合在一起，通常这个压力是由人力加压或电磁铁来完成的。这种装置存在的问题是电子管易老化、怕振动、使用寿命短，而且苯重、耗电多；控制部分多为继电器，故障率高；装置内一般无稳压措施，受电网电压影响大；由于热合部位暴露在外，高频幅射强烈，干扰其它电器。
本实用新型的目的是提供一种采用半导体器件的高频热合装置，它能克服电子管装置的缺陷，而且能预置热合时间，使操作简单、方便，它能在较宽的电网电压下可靠工作，还能减轻对其它电器的干扰。
本实用新型是这样实现的它的主要部分是一个使用两个半导体器件构成推挽工作状态的高频振荡器，这个高频振荡器产生的高频功率连接到由电磁铁驱动的工作钳口上，同时钳口间的电容也是高频振荡器的谐振电容，它采用一个由时基集成块构成的单稳态触发定时器，由这个定时器控制高频振荡器和电磁铁的工作状态。开关型稳压电源为高频振荡器，定时器及电磁铁提供直流电源。以上各部分均置于具有电磁屏蔽作用的外壳之内，在外壳上有一个小的开口，供需要热合的材料进出工作钳口。当采用下面将要详述的实施例结构时，成本低于同类型的电子管高频热合装置。
以下将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型实施例一的原理电路图。
图3是本实用新型实施例二的原理电路图。
图4是本实用新型外壳开口部分剖面示意图。
参照附
图1，电网220V50HZ交流电压连接到滤波器，经过滤波器连接到整流稳压部分，通过脉宽调制式开关型稳压器输出两路直流电压，较高的一路连接到两管推挽式高频振荡器和电磁铁，较低的一路连接到控制部分，供给单稳态触发器及反相器，作为它们的直流电源。当开始热合时，控制部分输出一个电压，连接到高频振荡器使其半导体器件正向偏置，产生高频振荡；连接到电磁铁扳控制开关管，使其导通电磁铁得电吸合，驱动钳口把塑料夹紧。高频振荡器产生的高频电压连接到钳口电容，其两极间的高频电场使塑料熔合，达到予置时间后，控制部分输出电压改变，高频振荡器停振，电磁铁失电释放，一次工作过程即告结束。
参照附图2，由半导体器件(1)(2)，电感线圈(3)和钳口电容(4)等构成推挽工作状态的高频振荡器，采用两管推挽工作状态的主要优点是使得钳口电容两端的高频电压比单管状态提高一倍，这就为克服半导体器件耐压不及电子管的缺点而选用较低的直流电源电压提供了可能。半导体器件(1)(2)可以是V－MOS管，也可以是NPN高频大功率管，对于后者，应优先选用基极接地电路见图3。电感线圈用单股铜线空心间绕，最好镀银，在1／3至1／5处抽头，是为了取得适当的正反馈，同时也防止过高的反馈电压将半导体器件击穿造成永久性的损坏。当采用低于250V的直流电源电压时，为了在钳口电容两端获得较高的高频电压，有两个解决方案1、采用自藕变压器升压，这时的电感线圈应间绕在高频铁氧体磁环上，见图3(3)。2、可串接电感(5)与钳口电容组成串联谐振电路。这两个方案可同时采用，也可单独采用其中之一，并且适用于图2电路。钳口电容的容量在热合要求的前提下，应尽可能小，以利于提高Q值和谐振频率，它的形状在热合塑料软管时应当是两个端面为圆弧状的电极，在热合塑料膜时是两个可转动的小轮见图4a和b，材质是紫铜或黄铜，表面最好镀银。支撑钳口电容必须是高频损耗小的绝缘材料，一端固定不动，另一端连结到电磁铁(6)的活动衔铁上。当电磁铁得电吸合时，钳口电容的活动端向固定端运动，将塑料软管或膜夹紧，如果塑料膜运动，也带动小轮转动，当电磁铁失电后，活动衔铁复位，使钳口分开。时基集成块555(7)等构成的单稳态触发器平时输出为低电位，当开关(8)接通时即输出高电位，经过T1、T2两个反相器，在第二个反相器输出端(9)得到一个对地为正的电压，把这个正电压连接到高频振荡器和电磁铁控制开关管(11)的栅极去控制高频振荡器电磁铁开始工作。单稳态触发器输出高电位的时间长短，取决于电位器(12)的阻值，选择适当的阻值，使其在0.1到4秒连续可调，以满足不同厚度塑料的热合要求，对于壁厚0.5毫米的塑料软管，一般以定时2至3秒为宜。当定时结束时，单稳态触发器输出为低电位，经两级反相器在第二个反相器输出端得到一个对地为负的电压，用这个负电压控制高频振荡器关闭，靠电容(10)端电压维持开关管(11)延时导通0.2秒，使电磁铁延时释放，对于保证热合质量有益。由开关管(13)和脉冲变压器(14)等构成脉宽调制式开关型稳压电源，当电网电压升高或负载变化使输出电压升高时，误差放大管(15)集电极电流增大，使复合管(16)导通，促使开关管(13)提前截止，脉冲宽度变窄，输出电压下降。反之当输出电压降低时，脉冲宽度增加，使输出电压得以回升，从而保持输出电压稳定在一定范围。当通过开关管(13)的电流超过正常值时，电阻(17)上的电压降使过流保护管(18)导通，使开关管(13)基极失去正偏而截止。对于图2电路，这个开关型稳压电源应有3组直流电压输出。A组电压较高，例如300V至400V，连接到高频振荡器和电磁铁。B组C组电压较低，例如正负9V，连接到单稳态触发器等控制电路。对于图3电路，只要2组电压输出即可，A组同图2，也可以低至100V，B组为负6V，连接到单稳态触发器，用单稳态触发器的输出直接控制高频振荡器和电磁铁。连接在交流电源进线上的滤波器(19)对高频呈高阻抗，防止高频功率经电源线向空间幅射。本装置的外壳(20)用铝板或铁板制作，位于其上部的开口(21)在满足热合材料(22)进出的前提下，应尽可能窄小，以减少对其他电器的干扰。
权利要求1.一种采用半导体器件的高频热合装置，特别是热合塑料软管或膜的装置，该装置的特征是用两个半导体器件构成推挽工作状态的高频振荡器，它产生的高频功率连接到由电磁铁驱动的工作钳口上，钳口电容是高频振荡器的谐振电容，高频振荡器和电磁铁受一个时间可调的单稳态触发器控制，并使电磁铁延时释放，采用脉宽调制式开关型稳压电源提高可靠性，采用滤波器和屏蔽外壳减少高频幅射。
2.按权利要求1规定的装置，其特征是高频振荡器使用两个半导体器件工作于推挽状态，这两个半导体器件可以采用V－MOS管，也可采用NPN高频大功率管，当采用后者时，最好使其基极接地。
3.按权利要求1规定的装置，其特征是当高频振荡器采用较低的直流电源电压时，它的电感线圈为自藕升压式，并间绕于高频铁氧体磁环上。
4.按权利要求1规定的装置，其特征是当高频振荡器采用较低的直流电源电压时，串联电感和钳口电容形成串联谐振，提高钳口电容两端高频电压。
5.按权利要求1规定的装置，其特征是钳口电容是高频振荡器的谐振电容，它的形状在热合塑料软管时是两个端面为圆弧状的电极，在热合塑料膜时是两个可转动的小轮
6.按权利要求1规定的装置，其特征是钳口电容由电磁铁驱动。
7.按权利要求1规定的装置，其特征是采用时基集成块构成单稳态触发定时器，用这个定时器控制高频振荡器和电磁铁，定时时间0.1至4秒可调，在定时结束关闭高频振荡器后，电磁铁延时0.2秒释放。
8.按权利要求1规定的装置，其特征是本装置的直流电源由脉宽调制式开关型稳压电源供给，并且有过流保护功能。
9.按权利要求1规定的装置，其特征是在交流电源进线上连接了一个对高频呈高阻抗的滤波器，在屏蔽外壳上部有一个小开口，在满足热合材料进出的前提下，尽可能窄小，以减少高频幅射。
专利摘要本实用新型提供了一种采用半导体器件的高频热合装置，适用于热合塑料软管或膜。它的特点是用两个半导体器件构成推挽工作状态的高频振荡器，它产生的高频功率连接到由电磁铁驱动的工作钳口上。高频振荡器和电磁铁受一个时间可调的单稳态触发器控制，并使电磁铁延时释放。采用开关型稳压器提高本装置的可靠性，采用滤波器和屏蔽外壳减少高频辐射。
文档编号B29C65/04GK2059127SQ9020116
公开日1990年7月11日 申请日期1990年1月10日 优先权日1990年1月10日
发明者杨永常 申请人:杨永常