一种基于DDS技术的雾化驱动电路

技术领域

本发明涉及电路驱动领域，特别是一种基于DDS技术的雾化驱动电路。

背景技术

如图1所示，传统微网雾化片驱动方式为单片机产生一个PWM信号控制MOS开关管的开启与关断，MOS开关管连接到一个升压电感，在开关频率下升压电感由5V升压到20V-30V之间供雾化片电源使用，PWM由占空比50％，频率为108KHZ的固定值驱动MOS管，最终在雾化片两端产生一个峰峰值大约60Vp-p的类似正弦波的驱动信号。

但由于该驱动电路简单，且材料成本低、驱动信号波形失真严重，导致雾化片在非正弦信号激励下工作，出雾量不稳定，严重影响雾化片的使用寿命，工作噪声偏大，EMI辐射超标等缺点。所以如今需要一种更加稳定，信号不失真的雾化驱动电路。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于DDS技术的雾化驱动电路。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于DDS技术的雾化驱动电路，包括控制模块、升压模块、DDS信号合成模块、B类功率放大模块以及低通滤波模块；

所述控制模块分别与所述升压模块以及所述DDS信号合成模块电连接；所述控制模块用于向所述升压模块发送升压控制信号以及向所述DDS信号合成模块发送SPI信号；

所述升压模块以及所述DDS信号合成模块分别与所述B类功率放大模块电连接；所述升压模块接收所述升压控制信号，并根据所述升压控制信号向所述B类功率放大模块提供驱动电压；所述DDS信号合成模块用于根据所述SPI信号向所述B类功率放大模块发送SV正弦信号；

所述B类功率放大模块与所述低通滤波模块电连接；所述B类功率放大模块用于根据所述SV正弦信号向所述低通滤波模块发送60Vp-p正弦信号；

所述低通滤波模块与负载雾化片电连接，用于将低通滤波处理后的60Vp-p正弦信号发送到所述负载雾化片。本发明通过控制模块控制DDS信号合成模块中生成输出信号(SV正弦信号)的频率、幅度、相位等参数，以及升压模块的输出电压；再通过B类功率放大模块来放大输出的信号，从而输出对负载雾化片的驱动信号(60Vp-p正弦信号)，最后通过低通滤波模块使得输出的驱动信号能够稳定有序的发送到负载雾化片中；本发明通过采用DDS技术，生成更加稳定的正弦驱动信号，也能够最大程度的降低雾化片工作噪声；同时通过所述B类功率放大模块，有效的抵消偶次谐波失真，从而提供了驱动信号不失真的雾化驱动电路，使得负载雾化片输出的雾团更加柔和，保证雾化粒径不发生改变，更有利于人眼对雾化后的药物吸收，而振动幅度的规律性也延长了雾化片的正常使用寿命。

作为本发明的优选方案，所述升压模块包括正压升压模块以及负压升压模块；

所述正压升压模块用于为正弦信号的正半周提供正向功率驱动电压；

所述负压升压模块用于为正弦信号的负半周提供负向功率驱动电压。本发明通过采用升压模块对放大器进行驱动，相比与电感升压式直接驱动感性负载，最大限度的抑制了产生的EMI辐射。

作为本发明的优选方案，所述正压升压模块以及所述负压升压模块采用AP3012驱动芯片。

作为本发明的优选方案，所述B类功率放大器包括端口P1、端口P2、功率管Q1、功率管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2以及电容C3；

其中，所述功率管Q1与所述功率管Q2互为对称功率管；所述端口P1用于与所述DDS信号合成模块相连接；所述端口P2用于与所述低通滤波模块相连接。

作为本发明的优选方案，端口P1的第一端、电容C2的第二端、电容C3的第二端以及端口P2的第二端接地；端口P1的第二端分别与电容C2的第一端、电阻R1的第一端以及电阻R4的第一端相连；电容C1的第一端分别与电阻R2的第二端以及功率管Q1的基极相连；电容C1的第二端分别与电阻R4的第二端以及功率管Q2的基极相连；功率管Q1的集电极与电阻R1连接后与所述正压升压模块相连；功率管Q1的发射极分别与功率管Q2的集电极以及电阻R3的第一端相连；功率管Q2的发射极与电阻R5相连后与所述负压升压模块相连；电阻R3的第二端分别与电容C3的第一端以及端口P2的第一端相连。

作为本发明的优选方案，所述控制模块采用STM32F103单片机。

作为本发明的优选方案，所述DDS信号合成模块包括DDS频率信号合成器芯片以及分别与其电连接的信号缓冲器以及25MHZ有源晶振；

所述信号缓冲器用于接收所述SPI信号，并将缓冲后的所述SPI信号发送到所述DDS频率信号合成器芯片；

所述25MHZ有源晶振用于为所述DDS频率信号合成器芯片提供稳定的频率信号；

所述DDS频率信号合成器芯片用于根据所述SPI信号合成SV正弦信号，并发送到所述B类功率放大模块。

作为本发明的优选方案，所述DDS频率信号合成器芯片采用AD9833数字频率合成芯片。

作为本发明的优选方案，所述低通滤波模块包括端口P3、端口P4、电阻R7、电容C4以及电容C5；所述端口P3用于与所述B类功率放大模块相连接；所述端口P4用于与所述负载雾化片相连接。

作为本发明的优选方案，端口P3的第一端、电容C5的第二端以及端口P4的第二端接地；端口P3的第二端与电容C4的第一端相连接；电容C4的第二端与电阻R7的第一端相连接；电阻R7的第二端分别与电容C5的第一端以及端口P4的第一端相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明通过控制模块控制DDS信号合成模块中生成输出信号(SV正弦信号)的频率、幅度、相位等参数，以及升压模块的输出电压；再通过B类功率放大模块来放大输出的信号，从而输出对负载雾化片的驱动信号(60Vp-p正弦信号)，最后通过低通滤波模块使得输出的驱动信号能够稳定有序的发送到负载雾化片中；本发明通过采用DDS技术，生成更加稳定的正弦驱动信号，也能够最大程度的降低雾化片工作噪声；同时通过所述B类功率放大模块，有效的抵消偶次谐波失真，从而提供了驱动信号不失真的雾化驱动电路，使得负载雾化片输出的雾团更加柔和，保证雾化粒径不发生改变，更有利于人眼对雾化后的药物吸收，而振动幅度的规律性也延长了雾化片的正常使用寿命。

2.本发明通过采用升压模块对放大器进行驱动，相比与电感升压式直接驱动感性负载，最大限度的抑制了产生的EMI辐射。

附图说明

图1为本发明背景技术中传统微网雾化片驱动原理图；

图2为本发明实施例1所述的一种基于DDS技术的雾化驱动电路的结构示意图；

图3为本发明实施例1所述的一种基于DDS技术的雾化驱动电路中控制模块的电气原理图；

图4为本发明实施例1所述的一种基于DDS技术的雾化驱动电路中DDS信号合成模块的电气原理图；

图5为本发明实施例1所述的一种基于DDS技术的雾化驱动电路中低通滤波模块的电气原理图；

图6为本发明实施例1所述的一种基于DDS技术的雾化驱动电路的结构示意图；

图7为本发明实施例2所述的一种基于DDS技术的雾化驱动电路中升压模块的电气原理图；

图8为本发明实施例2所述的一种基于DDS技术的雾化驱动电路中B类功率放大器的电气原理图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图2所示，一种基于DDS技术的雾化驱动电路，包括控制模块、升压模块、DDS信号合成模块、B类功率放大模块以及低通滤波模块。

如图3所示，所述控制模块采用ARM-M3内核32位单片机STM32F103，分别与所述升压模块以及所述DDS信号合成模块电连接；所述控制模块用于向所述升压模块发送升压控制信号以及向所述DDS信号合成模块发送SPI信号。即所述控制模块通过SPI信号控制DDS信号合成模块输出正弦信号的频率、幅度、相位等参数，以及通过升压控制信号控制升压模块输出的电压。

所述升压模块接收所述升压控制信号，并根据所述升压控制信号向所述B类功率放大模块提供驱动电压。

如图4所示，所述DDS信号合成模块包括DDS频率信号合成器芯片U1以及分别与其电连接的信号缓冲器U2以及25MHZ有源晶振U3。DDS是直接数字式频率合成器(DirectDigital Synthesizer)的英文缩写，是从相位概念出发直接合成所需要波形的一种新的频率合成技术。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。控制模块通过SPI信号对DDS信号合成模块进行全数字化控制并且可以输出标准频率的正弦波模拟信号，而这个信号是最终驱动雾化片工作的基本标准信号源。具体的：

所述信号缓冲器U2用于接收所述SPI信号，并将缓冲后的所述SPI信号发送到所述DDS频率信号合成器芯片(J1为控制模块控制信号的输出端)。所述25MHZ有源晶振U3用于为所述DDS频率信号合成器芯片提供稳定的频率信号。所述DDS频率信号合成器芯片U1(U1采用AD9833数字频率合成芯片)用于根据所述SPI信号合成SV正弦信号，并发送到所述B类功率放大模块。

B类放大器，是工作在正弦信号正半周(或者负半周)内器件导通时间为50％的一种工作类别，处于放大状态的功率模块或电路。

所述B类功率放大模块与所述低通滤波模块电连接；所述B类功率放大模块用于根据所述SV正弦信号向所述低通滤波模块发送60Vp-p正弦信号。

B类放大器的主要特点是：无论是晶体管还是电子芯片作B类放大器，其基本理论是相同的，即工作点设置使放大器静态电流为零，两推挽管在输入信号的半周期内轮流导通，各放大器输入信号的半个周期。但是，无论晶体管还是电子芯片都难以实现上述理想的放大状态。为了对信号半周期进行不失真的放大,晶体管必须加入适当的偏置电流，以使工作点越过其基-射结的正向压降。此类放大电路效率较高，晶体管功耗较小，功率理论最大值可达90％，可以抵消偶次谐波失真。

所述低通滤波模块与负载雾化片电连接，用于将低通滤波处理后的60Vp-p正弦信号发送到所述负载雾化片。

低通滤波模块是“一阶低通滤波器”，它的的特性一般用一阶线性微分方程表示，当较高的频率通过该系统时，没有或几乎没有什么输出，而当较低的频率通过该系统时，将会受到较小的衰减。实际上，对于极高的频率而言，电容器相当于“短路”一样，这些频率，基本上都可以在电阻两端获得输出。换言之，这个系统适宜于通过低频率而对低高频率有较大的阻碍作用。本发明中主要对功率放大后的正弦功率信号进行一个隔断直流量的设计，使非直流量的功率信号能够不失真的驱动雾化片工作，让雾化片的工作噪声最大程度降低。

具体的，如图5所示，所述低通滤波模块包括端口P3、端口P4、电阻R7、电容C4以及电容C5；所述端口P3用于与所述B类功率放大模块相连接；所述端口P4用于与所述负载雾化片相连接。

其中，端口P3的第一端、电容C5的第二端以及端口P4的第二端接地；端口P3的第二端与电容C4的第一端相连接；电容C4的第二端与电阻R7的第一端相连接；电阻R7的第二端分别与电容C5的第一端以及端口P4的第一端相连接。

实施例2

本如图6所示，实施例与实施例1的区别在于，所述升压模块包括正压升压模块以及负压升压模块；如图7所示，所述正压升压模块以及所述负压升压模块的电路原理一样，采用AP3012驱动芯片。正压升压模块接入正电源端，另外一支负压升压模块输出端反相接入负功放负电源端。

所述正压升压模块主要对+5V直流电压进行一个DC-DC的开关电感式升压，驱动雾化片的一般电压在DC20-30V，用于为正弦信号的正半周提供正向功率驱动电压；

所述负压升压模块主要对+5V直流电压进行一个DC-DC的开关电感式升压，驱动雾化片的一般电压在DC-20V至DC-30V，用于为正弦信号的负半周提供负向功率驱动电压。

此时，B类功率放大器的电路示意图如图8所示，包括端口P1、端口P2、功率管Q1、功率管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2以及电容C3。其中，所述功率管Q1与所述功率管Q2互为对称功率管；所述端口P1用于与所述DDS信号合成模块相连接；所述端口P2用于与所述低通滤波模块相连接。

具体的：端口P1的第一端、电容C2的第二端、电容C3的第二端以及端口P2的第二端接地；端口P1的第二端分别与电容C2的第一端、电阻R1的第一端以及电阻R4的第一端相连；电容C1的第一端分别与电阻R2的第二端以及功率管Q1的基极相连；电容C1的第二端分别与电阻R4的第二端以及功率管Q2的基极相连；功率管Q1的集电极与电阻R1连接后与所述正压升压模块相连；功率管Q1的发射极分别与功率管Q2的集电极以及电阻R3的第一端相连；功率管Q2的发射极与电阻R5相连后与所述负压升压模块相连；电阻R3的第二端分别与电容C3的第一端以及端口P2的第一端相连。

本发明中此模块设计作用主要是对DDS信号合成模块产生的固定频率的小幅度正弦信号进行功率放大以便直接驱动雾化片正常工作。功率放大信号能源来源于正、负升压模块提供的20-30V电压，信号放大及驱动能力取决于升压模块提供的电压大小来改变雾化片功率大小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。