随着科学技术的发展,超声波加湿机已走进千家万户。由于这方面的资料比较少,本文以金鹏GS-380加湿机实际工作电路为例,对其工作原理进行分析,具体电路见附图,此电路图是根据实际电路进行绘制的,供广大维修人员参考。
一、电路组成
首先变压器将市电变为43V和6.6V,分别通过桥式和倍压整流电路将交流电变为52V和10V两组电压,分别给工作电路和风扇供电。C0、C3为52V滤波电容器,C1、C2及VD5、VD6组成了倍压整流电路。
工作电路包括两个部分:振荡输出电路和缺水保护电路。VD8为电源指示,VD9为功率指示。电源开关S与功率调节电位器RP(100k)为一体化器件。CF为压电陶瓷,它既是振荡频率元件也是功率输出元件。正常工作时其两端有100V正弦波电压信号,频率为1.67MHz,它将这一超声波能量转化为机械振动直接传递给水分子,水分子得到能量后便上下跳越,风扇将跳越的水分子集团吹出就形成了不断喷出的水雾。水雾提高了空气的湿度,降低了空气中悬浮颗粒的浓度,改善了空气质量,有效地抑制了呼吸道疾病的发生。

1.振荡输出电路
该电路主要包括:压电陶瓷CF、耦合电容C4、定时元件R1和C8、闭合正反馈回路、移相电感L1、功率放大管BU406、交流短路电容C5、移相电感L3、功率调整(R3和RP并联回路与R4、R5、VD9、VD10构成的串联支路)、倒向三极管VT4。VD7、C7器件使功率管工作在安全状态。
2.缺水保护电路
该电路主要包括:三极管VT1、VT2、VT3;R10与R11构成的分压电路;R7、R8构成的水位监测分压电路;R7的上端为水位探针。当水位正常时,R7的上端与电源的正极相连,缺水时R7上端悬空,引起VT1基极电位的变化,从而使电路停止工作。
二、电路原理分析
1.缺水保护原理
图中的A点为反馈回路的一个节点,如果将该点对地短路,反馈过程自然会中断,这正是缺水保护的出发点。VT1的发射极电位是固定的,由于分压电阻R10、R11阻值相等,因此VT1发射极电位正好为电源电压的一半26V,但其基极电位则会因水位的状态不同而变化。当水位正常时,电阻R7上端的探针通过水体与电源的正极相连。由于接地电阻R6大于上端电阻R7,结果基极电位高于26V,此时VT1处于截止状态,不难看出,VT3也同样处于截止状态,电路正常工作。缺水时,R7上端悬空,这样VT1的基极通过R6接地,电位为零,而发射极电位很高,VT1将处于导通状态,通过VT2放大,VT3将处于饱和状态,使A点对地短路,终止了反馈过程,电路将处于休眠状态(缺水保护)。
2.振荡与能量输出过程
(1)启动过程
电源接通后,R1便向左右两个方向供电,右边给C8充电,左边通过L1、R2加至功率管的基极,随着C8上端电位的升高,功率管也逐渐进入放大区,此时C、D两点电位也逐渐升高,随着A电位的进一步升高,D点的电位使得VT4进入放大区,A点电位将会下降,直到VT4再一次进入截止状态,这样又开始了新一轮的充放电过程。其间的波形如图左下方左框所示,从中不难看出:A点波形的频率很低,只有92.5kHz,从细微的角度来看,A、B、C、D四个节点上的波形中都包含有高频分量,这一高频分量正是由于CF的特征频率引起的。由于B点的电压波动,引起了CF内部的电压谐振,能量的不足使振荡处于阻尼状态。此时加湿机并没有任何水雾出现。
(2)稳态振荡
此时顺时针旋转调节电位器RP,以提高VT4的基极电位,增加反馈量,振荡将趋于稳定状态,波形如示图中的左下方右框所示,波形规范、整齐,B、C两点的波形峰峰值可达到100V,频率升高至1.67MHz,这也正是压电陶瓷CF的谐振频率,此时阵阵水雾喷射而出。
三、相位叠加正反馈
从稳态振荡波形中不难看出,经过一个反馈信号的循环,波形的相位正好发生了360度的转变,而这是经过了三次相位延时的结果。若以C点为起点,由C到D经过L3有90度的延时,由D到A经过VT4倒向,有180度的延时,由A到B、C(两点由C5耦合同相)经过L1有90度的延时,循环过程中累积产生了360度的相位转变,从而完全了正反馈的过程。暂且将这一正反馈过程简称为相位叠加正反馈。
文/张志科 张白莉