一种超声波电源的功率因数调节单元的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种超声波电源的功率因数调节单元。

背景技术：

超声波电源，是一种用于产生并向超声波换能器提供超声能量的装置。超声波电源的作用是将市电等输入的电信号转换为与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，将该高频交流电信号作为驱动信号来驱动超声波换能器工作。在现有技术中，输入到超声波电源中的电信号在转换为高频交流电信号的过程中有大量的电能损耗，对于这些电能损耗，在现有技术中无法进行调节。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种超声波电源的功率因数调节单元，能够对电能损耗进行调节。

本实用新型实施例提供了一种超声波电源的功率因数调节单元，包括：

整流滤波电路、DC/DC变换电路、功率因数调节电路和全桥逆变电路；

所述整流滤波电路与所述DC/DC变换电路相连，用于将对输入的交流电进行整流滤波后生成的直流电输出给所述DC/DC变换电路；

所述DC/DC变换电路与所述全桥逆变电路相连，用于将电压转换后的直流电输出给所述全桥逆变电路；

所述全桥逆变电路，用于对所述DC/DC变换电路输入的直流电进行逆变处理后生成脉冲电信号并输出；

所述功率因数调节电路与所述DC/DC变换电路相连，用于将调节所述脉冲电信号功率因数的控制信号发送给所述DC/DC变换电路。

进一步地，

所述整流滤波电路，包括：

第一MOS管的漏极接交流电的第一端，所述第一MOS管源极与第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极分别与第一电感的第一端和第二二极管的正极相连，所述第二二极管的负极分别与所述交流电的第二端和第三二极管的负极相连，所述第三二极管的正极接地，第四二极管的负极接地，所述第四二极管的正极与所述交流电的第一端相连。

进一步地，

所述功率因数调节电路，包括：功率因数调节芯片；

所述DC/DC变换电路，包括：DC/DC变换芯片；

所述第一电感的第二端与保险电阻的第一端相连，所述保险电阻的第二端分别与第一电容的第一端、第二电容的第一端、第二MOS管的漏极、第一电阻的第一端、第二电阻的第一端、第三电阻的第一端相连，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端接地；

所述第二MOS管的栅极与所述DC/DC变换芯片的输出引脚相连，所述第二MOS管的源极与第二电感的第一端相连，所述第一电阻的第二端与第五二极管的负极相连，所述第五二极管的正极与第一稳压二极管的负极相连，所述第一稳压二极管的正极接地；

所述第二电阻的第二端与所述功率因数调节芯片的供电引脚相连，所述第三电阻的第二端与所述功率因数调节芯片的输入引脚相连；第四电阻的第一端与所述率因数调整芯片的输入引脚相连，第四电阻的第二端接地，第三电容的第一端与所述率因数调整芯片的输入引脚相连，所述第三电容的第二端接地，第四电容的第一端与所述功率因数调节芯片的供电引脚相连，所述第四电容的第二端接地，所述功率因数调节芯片的电流检测引脚与第五电阻的第一端相连，所述第五电阻的第二端分别与第六电阻的第一端、第七电阻的第一端、第八电阻的第一端相连，所述第六电阻的第二端接地，所述第七电阻的第二端接地，所述第八电阻的第二端与分别第九电阻的第一端、第三MOS管的栅极相连，所述第九电阻的第二端与所述功率因数调节芯片的栅极驱动引脚相连，所述第三MOS管的源极与所述第七电阻的第一端相连，所述第三MOS管的漏极与所述第二电感的第二端相连，所述功率因数调节芯片的过零引脚与第十电阻的第一端相连，所述第十电阻的第二端与第十一电阻的第一端、第五电容的第一端相连，所述第十一电阻的第二端与所述第五二极管的正极相连，所述第五电容的第二端与所述DC/DC变换芯片的输入引脚相连，所述第五电容的第一端接地，所述功率因数调节芯片的输出引脚分别与第六电容的第一端、第七电容的第一端相连，所述第六电容的第二端与第十二电阻的第一端相连，所述第十二电阻的第二端分别与所述第七电容的第二端、所述DC/DC变换芯片的反馈引脚相连；

所述DC/DC变换芯片的反馈引脚分别与所述第十三电阻的第一端、第十四电阻的第一端相连；所述第十三电阻的第二端与所述第二电感的第二端相连，所述第十四电阻的第二端接地，第二稳压二极管的正极接地，所述第二稳压二极管的负极与所述第二电感的第一端相连，第八电容的第一端接地，所述第八电容的第二端与所述第二电感的第二端相连。

进一步地，

所述全桥逆变电路，包括：

变压器的第一侧的第一端分别与第三稳压二极管的正极、第四稳压二极管的负极、第十五电阻的第一端、第九电容的第一端、第四MOS管的源极、第五MOS管的漏极相连；

变压器的第一侧的第二端分别与第五稳压二极管的正极、第六稳压二极管的负极、第十六电阻的第一端、第十电容的第一端、第六MOS管的源极、第七MOS管的漏极相连；

所述第三稳压二极管的负极与所述第二电感的第二端相连，所述第四稳压二极管的正极接地，所述第十五电阻的第二端与第十一电容的第一端相连，所述第十一电容的第二端接地，所述第九电容的第二端与第十七电阻的第一端相连，所述第十七电阻的第二端与所述第二电感的第二端相连，所述第四MOS管的栅极与超声波电源的匹配网络的第一端相连，所述第四MOS管的漏极与所述第二电感的第二端相连，所述第五MOS管的栅极与所述匹配网络的第二端相连，所述第五MOS管的源极接地；

所述第五稳压二极管的负极与所述第二电感的第二端相连，所述第六稳压二极管的正极接地，所述第十六电阻的第二端与第十二电容的第一端相连，所述第十二电容的第二端接地，所述第十电容的第二端与第十八电阻的第一端相连，所述第十八电阻的第二端与所述第二电感的第二端相连，所述第六MOS管的栅极与所述匹配网络的第三端相连，所述第六MOS管的漏极与所述第二电感的第二端相连，所述第七MOS管的栅极与所述匹配网络的第四端相连，所述第七MOS管的源极接地；

所述变压器的第二侧的第一端与晶振的第一端相连，所述晶振的第二端与第三电感的第一端相连，所述第三电感的第二端与所述变压器的第二侧的第二端。

进一步地，

所述功率因数调节芯片包括：芯片UCC28019。

进一步地，

所述DC/DC变换芯片包括：芯片LM2576D2T-5。

进一步地，

所述第一电容包括：有极性电容；

所述第一电容的正极与所述保险电阻的第二端相连，所述第一电容的负极接地。

进一步地，

所述第五电容包括：有极性电容；

所述第五电容的正极与所述DC/DC变换芯片的输入引脚相连，所述第五电容的负极接地。

进一步地，

所述第八电容包括：有极性电容；

所述第八电容的正极与所述第二电感的第二端相连，所述第八电容的负极接地。

进一步地，

所述第一MOS管包括：P沟道MOS管；

进一步地，

所述第二MOS管包括：P沟道MOS管；

所述第三MOS管包括：P沟道MOS管。

进一步地，

所述第四MOS管包括：P沟道MOS管；

所述第五MOS管包括：P沟道MOS管；

所述第六MOS管包括：P沟道MOS管；

所述第七MOS管包括：P沟道MOS管。

在本实用新型实施例中，整流滤波电路对输入的交流电进行整流滤波，生成直流电，该直流电经过DC/DC变换电路进行电压转换后输出给全桥逆变电路，全桥逆变电路进行逆变处理生成超声波换能器所需要的脉冲电信号，功率因数调节电路通过控制DC/DC变换电路对脉冲电信号的功率因数进行调节，通过对脉冲电信号的功率因数的调节，实现对电能损耗进行调节。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种超声波电源的功率因数调节单元的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种超声波电源的功率因数调节单元的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种超声波电源的功率因数调节单元，包括：

整流滤波电路101、DC/DC变换电路102、功率因数调节电路103和全桥逆变电路104；

所述整流滤波电路101与所述DC/DC变换电路102相连，所述DC/DC变换电路102分别与所述功率因数调节电路103和所述全桥逆变电路104相连；

所述整流滤波电路101，用于对输入的交流电进行整流滤波，生成直流电，将生成的直流电输出给所述DC/DC变换电路102；

所述DC/DC变换电路102，用于对所述整流滤波电路101输入的直流电进行电压转换，将电压转换后的直流电输出给所述全桥逆变电路104；

所述全桥逆变电路104，用于对所述DC/DC变换电路102输入的直流电进行逆变处理，生成脉冲电信号，输出所述脉冲电信号；

所述功率因数调节电路103，用于通过控制所述DC/DC变换电路102，调节所述脉冲电信号的功率因数。

在本实用新型实施例中，整流滤波电路对输入的交流电进行整流滤波，生成直流电，该直流电经过DC/DC变换电路进行电压转换后输出给全桥逆变电路，全桥逆变电路进行逆变处理生成超声波换能器所需要的脉冲电信号，功率因数调节电路通过控制DC/DC变换电路对脉冲电信号的功率因数进行调节，通过对脉冲电信号的功率因数的调节，实现对电能损耗进行调节。

具体地，当提高脉冲电信号的功率因数时，能够降低电能损耗，当降低脉冲电信号的功率因数时，能够提高电能损耗。

在本实用新型实施例中，输入的交流电的可以是220v的市电。DC/DC变换电路可以进行升压，也可以进行降压，具体升压还是降压可以根据需要来设置。

功率因数调节电路可以对脉冲电信号的功率因数进行调整，提高功率因数，提高输入的交流电的利用率。具体地，通过本实用新型实施例的功率因数调节电路可以将功率因数调节到所需要的目标值，可以调整到接近于1，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，减少了投资费用，而且降低了电能的损耗，减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量，可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。

例如：功率因数调节电路可以将功率因数调节到0.99、0.98、0.97、0.96、0.95、0.9等值。

在本实用新型一实施例中，所述整流滤波电路，包括：

第一MOS管Q1的漏极接交流电的第一端，所述第一MOS管源极Q1与第一二极管D1的正极相连，所述第一二极管D1的负极分别与第一电感L1的第一端和第二二极管D2的正极相连，所述第二二极管D2的负极分别与所述交流电的第二端和第三二极管D3的负极相连，所述第三二极管D3的正极接地，第四二极管D4的负极接地，所述第四二极管D4的正极与所述交流电的第一端相连。

在本实用新型一实施例中，所述功率因数调节电路，包括：功率因数调节芯片；

所述DC/DC变换电路，包括：DC/DC变换芯片；

所述第一电感L1的第二端与保险电阻F的第一端相连，所述保险电阻F的第二端分别与第一电容C1的第一端、第二电容C2的第一端、第二MOS管Q2的漏极、第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端相连，所述第一电容C1的第二端和所述第二电容C2的第二端接地；

所述第二MOS管Q2的栅极与所述DC/DC变换芯片U1的输出引脚(OUT引脚)相连，所述第二MOS管Q2的源极与第二电感L2的第一端相连，所述第一电阻R1第二端与第五二极管D5的负极相连，所述第五二极管D5的正极与第一稳压二极管W1的负极相连，所述第一稳压二极管W1的正极接地；

所述第二电阻R2的第二端与所述功率因数调节芯片U2的供电引脚(VCC引脚)相连，所述第三电阻R3的第二端与所述功率因数调节芯片U2的输入引脚(MULTI引脚)相连；第四电阻R4的第一端与所述率因数调整芯片U2的输入引脚(MULTI引脚)相连，第四电阻R4的第二端接地，第三电容C3的第一端与所述率因数调整芯片U2的输入引脚(MULTI引脚)相连，所述第三电容C3的第二端接地，第四电容C4的第一端与所述功率因数调节芯片U2的供电引脚(VCC引脚)相连，所述第四电容C4的第二端接地，所述功率因数调节芯片U2的电流检测引脚(CS引脚)与第五电阻R5的第一端相连，所述第五电阻R5的第二端分别与第六电阻R6的第一端、第七电阻R7的第一端、第八电阻R8的第一端相连，所述第六电阻R6的第二端接地，所述第七电阻R7的第二端接地，所述第八电阻R8的第二端与分别第九电阻R9的第一端、第三MOS管Q3的栅极相连，所述第九电阻R9的第二端与所述功率因数调节芯片U2的栅极驱动引脚(GD引脚)相连，所述第三MOS管Q3的源极与所述第七电阻R7的第一端相连，所述第三MOS管Q3的漏极与所述第二电感L2的第二端相连，所述功率因数调节芯片U2的过零引脚(ZCO引脚)与第十电阻R10的第一端相连，所述第十电阻R10的第二端与第十一电阻R11的第一端、第五电容C5的第一端相连，所述第十一电阻R11的第二端与所述第五二极管D5的正极相连，所述第五电容C5的第二端与所述DC/DC变换芯片U1的输入引脚(VIN引脚)相连，所述第五电容C5的第一端接地，所述功率因数调节芯片U2的输出引脚(COMP引脚)分别与第六电容C6的第一端、第七电容C7的第一端相连，所述第六电容C6的第二端与第十二电阻R12的第一端相连，所述第十二电阻R12的第二端分别与所述第七电容C7的第二端、所述DC/DC变换芯片U1的反馈引脚(FB引脚)相连；

所述DC/DC变换芯片U1的反馈引脚(FB引脚)分别与所述第十三电阻R13的第一端、第十四电阻R14的第一端相连；所述第十三电阻R13的第二端与所述第二电感L2的第二端相连，所述第十四电阻R14的第二端接地，第二稳压二极管W2的正极接地，所述第二稳压二极管W2的负极与所述第二电感L2的第一端相连，第八电容C8的第一端接地，所述第八电容C8的第二端与所述第二电感L2的第二端相连。

在本实用新型实施例中，功率因数调节芯片可以通过芯片UCC28019来实现。

DC/DC变换芯片可以通过芯片LM2576D2T-5来实现。

第一电容C1可以是有极性电容，正极与保险电阻F的第二端相连，负极接地。第五电容C5可以是有极性电容，正极与DC/DC变换芯片U1的输入引脚(VIN引脚)相连，负极接地。第八电容C8可以是有极性电容，正极与第二电感L2的第二端相连，负极接地。

DC/DC变换芯片中的ON/OFF引脚接地。

在本实用新型一实施例中，所述全桥逆变电路，包括：

变压器T的第一侧的第一端分别与第三稳压二极管W3的正极、第四稳压二极管W4的负极、第十五电阻R15的第一端、第九电容C9的第一端、第四MOS管Q4的源极、第五MOS管Q5的漏极相连；

变压器T的第一侧的第二端分别与第五稳压二极管W5的正极、第六稳压二极管W6的负极、第十六电阻R16的第一端、第十电容C10的第一端、第六MOS管Q6的源极、第七MOS管Q7的漏极相连；

所述第三稳压二极管W3的负极与所述第二电感L2的第二端相连，所述第四稳压二极管W4的正极接地，所述第十五电阻R15的第二端与第十一电容C11的第一端相连，所述第十一电容C11的第二端接地，所述第九电容C9的第二端与第十七电阻R17的第一端相连，所述第十七电阻R17的第二端与所述第二电感L2的第二端相连，所述第四MOS管Q4的栅极与超声波电源的匹配网络的第一端相连，所述第四MOS管Q4的漏极与所述第二电感L2的第二端相连，所述第五MOS管Q5的栅极与所述匹配网络的第二端相连，所述第五MOS管Q5的源极接地；

所述第五稳压二极管W5的负极与所述第二电感L2的第二端相连，所述第六稳压二极管W6的正极接地，所述第十六电阻R16的第二端与第十二电容C12的第一端相连，所述第十二电容C12的第二端接地，所述第十电容C10的第二端与第十八电阻R18的第一端相连，所述第十八电阻R18的第二端与所述第二电感L2的第二端相连，所述第六MOS管Q6的栅极与所述匹配网络的第三端相连，所述第六MOS管Q6的漏极与所述第二电感L2的第二端相连，所述第七MOS管Q7的栅极与所述匹配网络的第四端相连，所述第七MOS管Q7的源极接地；

所述变压器T的第二侧的第一端与晶振Y的第一端相连，所述晶振Y的第二端与第三电感L3的第一端相连，所述第三电感L3的第二端与所述变压器T的第二侧的第二端。

第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第六MOS管Q6、第七MOS管Q7均可以采用P沟道MOS管。

如图2所示，本实用新型实施例提供了一种超声波电源的功率因数调节单元的电路图。图中示出了整流滤波电路、功率因数调节电路、DC/DC变换电路和全桥逆变电路，以及相应的适配电路。

超声波电源的匹配网络与超声波换能器相匹配，将超声波电源的功率因数调节单元发来的脉冲电信号输出给超声波换能器。

本实用新型各个实施例至少具有如下有益效果：

1、在本实用新型实施例中，整流滤波电路对输入的交流电进行整流滤波，生成直流电，该直流电经过DC/DC变换电路进行电压转换后输出给全桥逆变电路，全桥逆变电路进行逆变处理生成超声波换能器所需要的脉冲电信号，功率因数调节电路通过控制DC/DC变换电路对脉冲电信号的功率因数进行调节，通过对脉冲电信号的功率因数的调节，实现对电能损耗进行调节。

2、在本实用新型实施例中，功率因数调节电路可以对脉冲电信号的功率因数进行调整，提高功率因数，提高输入的交流电的利用率，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，减少了投资费用，而且降低了电能的损耗，减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量，可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。