專利名稱：采用半導(dǎo)體器件的高頻熱合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種介質(zhì)加熱裝置，特別是熱合塑料軟管或膜的裝置。
塑料軟管或膜的熱合既可采用外部加熱方式也可采用介質(zhì)加熱方式，對(duì)于醫(yī)療、食品等要求嚴(yán)格的使用行業(yè)，由于后一方式具有熱合質(zhì)量好、無(wú)污染并可滅菌的優(yōu)點(diǎn)而更可取。介質(zhì)加熱的能量取之于一個(gè)高頻振蕩器，通常這種高頻振蕩器是由電子管等器件構(gòu)成的。在高頻功率對(duì)介質(zhì)進(jìn)行加熱的同時(shí)，還應(yīng)施加一定的壓力，以使熱合部位熔合在一起，通常這個(gè)壓力是由人力加壓或電磁鐵來(lái)完成的。這種裝置存在的問(wèn)題是電子管易老化、怕振動(dòng)、使用壽命短，而且苯重、耗電多；控制部分多為繼電器，故障率高；裝置內(nèi)一般無(wú)穩(wěn)壓措施，受電網(wǎng)電壓影響大；由于熱合部位暴露在外，高頻幅射強(qiáng)烈，干擾其它電器。
本實(shí)用新型的目的是提供一種采用半導(dǎo)體器件的高頻熱合裝置，它能克服電子管裝置的缺陷，而且能預(yù)置熱合時(shí)間，使操作簡(jiǎn)單、方便，它能在較寬的電網(wǎng)電壓下可靠工作，還能減輕對(duì)其它電器的干擾。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的它的主要部分是一個(gè)使用兩個(gè)半導(dǎo)體器件構(gòu)成推挽工作狀態(tài)的高頻振蕩器，這個(gè)高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻功率連接到由電磁鐵驅(qū)動(dòng)的工作鉗口上，同時(shí)鉗口間的電容也是高頻振蕩器的諧振電容，它采用一個(gè)由時(shí)基集成塊構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)定時(shí)器，由這個(gè)定時(shí)器控制高頻振蕩器和電磁鐵的工作狀態(tài)。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源為高頻振蕩器，定時(shí)器及電磁鐵提供直流電源。以上各部分均置于具有電磁屏蔽作用的外殼之內(nèi)，在外殼上有一個(gè)小的開(kāi)口，供需要熱合的材料進(jìn)出工作鉗口。當(dāng)采用下面將要詳述的實(shí)施例結(jié)構(gòu)時(shí)，成本低于同類型的電子管高頻熱合裝置。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的原理電路圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的原理電路圖。
圖4是本實(shí)用新型外殼開(kāi)口部分剖面示意圖。
參照附
圖1，電網(wǎng)220V50HZ交流電壓連接到濾波器，經(jīng)過(guò)濾波器連接到整流穩(wěn)壓部分，通過(guò)脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器輸出兩路直流電壓，較高的一路連接到兩管推挽式高頻振蕩器和電磁鐵，較低的一路連接到控制部分，供給單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及反相器，作為它們的直流電源。當(dāng)開(kāi)始熱合時(shí)，控制部分輸出一個(gè)電壓，連接到高頻振蕩器使其半導(dǎo)體器件正向偏置，產(chǎn)生高頻振蕩；連接到電磁鐵扳控制開(kāi)關(guān)管，使其導(dǎo)通電磁鐵得電吸合，驅(qū)動(dòng)鉗口把塑料夾緊。高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻電壓連接到鉗口電容，其兩極間的高頻電場(chǎng)使塑料熔合，達(dá)到予置時(shí)間后，控制部分輸出電壓改變，高頻振蕩器停振，電磁鐵失電釋放，一次工作過(guò)程即告結(jié)束。
參照附圖2，由半導(dǎo)體器件(1)(2)，電感線圈(3)和鉗口電容(4)等構(gòu)成推挽工作狀態(tài)的高頻振蕩器，采用兩管推挽工作狀態(tài)的主要優(yōu)點(diǎn)是使得鉗口電容兩端的高頻電壓比單管狀態(tài)提高一倍，這就為克服半導(dǎo)體器件耐壓不及電子管的缺點(diǎn)而選用較低的直流電源電壓提供了可能。半導(dǎo)體器件(1)(2)可以是V－MOS管，也可以是NPN高頻大功率管，對(duì)于后者，應(yīng)優(yōu)先選用基極接地電路見(jiàn)圖3。電感線圈用單股銅線空心間繞，最好鍍銀，在1／3至1／5處抽頭，是為了取得適當(dāng)?shù)恼答?，同時(shí)也防止過(guò)高的反饋電壓將半導(dǎo)體器件擊穿造成永久性的損壞。當(dāng)采用低于250V的直流電源電壓時(shí)，為了在鉗口電容兩端獲得較高的高頻電壓，有兩個(gè)解決方案1、采用自藕變壓器升壓，這時(shí)的電感線圈應(yīng)間繞在高頻鐵氧體磁環(huán)上，見(jiàn)圖3(3)。2、可串接電感(5)與鉗口電容組成串聯(lián)諧振電路。這兩個(gè)方案可同時(shí)采用，也可單獨(dú)采用其中之一，并且適用于圖2電路。鉗口電容的容量在熱合要求的前提下，應(yīng)盡可能小，以利于提高Q值和諧振頻率，它的形狀在熱合塑料軟管時(shí)應(yīng)當(dāng)是兩個(gè)端面為圓弧狀的電極，在熱合塑料膜時(shí)是兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪見(jiàn)圖4a和b，材質(zhì)是紫銅或黃銅，表面最好鍍銀。支撐鉗口電容必須是高頻損耗小的絕緣材料，一端固定不動(dòng)，另一端連結(jié)到電磁鐵(6)的活動(dòng)銜鐵上。當(dāng)電磁鐵得電吸合時(shí)，鉗口電容的活動(dòng)端向固定端運(yùn)動(dòng)，將塑料軟管或膜夾緊，如果塑料膜運(yùn)動(dòng)，也帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電磁鐵失電后，活動(dòng)銜鐵復(fù)位，使鉗口分開(kāi)。時(shí)基集成塊555(7)等構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器平時(shí)輸出為低電位，當(dāng)開(kāi)關(guān)(8)接通時(shí)即輸出高電位，經(jīng)過(guò)T1、T2兩個(gè)反相器，在第二個(gè)反相器輸出端(9)得到一個(gè)對(duì)地為正的電壓，把這個(gè)正電壓連接到高頻振蕩器和電磁鐵控制開(kāi)關(guān)管(11)的柵極去控制高頻振蕩器電磁鐵開(kāi)始工作。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出高電位的時(shí)間長(zhǎng)短，取決于電位器(12)的阻值，選擇適當(dāng)?shù)淖柚?，使其?.1到4秒連續(xù)可調(diào)，以滿足不同厚度塑料的熱合要求，對(duì)于壁厚0.5毫米的塑料軟管，一般以定時(shí)2至3秒為宜。當(dāng)定時(shí)結(jié)束時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出為低電位，經(jīng)兩級(jí)反相器在第二個(gè)反相器輸出端得到一個(gè)對(duì)地為負(fù)的電壓，用這個(gè)負(fù)電壓控制高頻振蕩器關(guān)閉，靠電容(10)端電壓維持開(kāi)關(guān)管(11)延時(shí)導(dǎo)通0.2秒，使電磁鐵延時(shí)釋放，對(duì)于保證熱合質(zhì)量有益。由開(kāi)關(guān)管(13)和脈沖變壓器(14)等構(gòu)成脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或負(fù)載變化使輸出電壓升高時(shí)，誤差放大管(15)集電極電流增大，使復(fù)合管(16)導(dǎo)通，促使開(kāi)關(guān)管(13)提前截止，脈沖寬度變窄，輸出電壓下降。反之當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，脈沖寬度增加，使輸出電壓得以回升，從而保持輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍。當(dāng)通過(guò)開(kāi)關(guān)管(13)的電流超過(guò)正常值時(shí)，電阻(17)上的電壓降使過(guò)流保護(hù)管(18)導(dǎo)通，使開(kāi)關(guān)管(13)基極失去正偏而截止。對(duì)于圖2電路，這個(gè)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源應(yīng)有3組直流電壓輸出。A組電壓較高，例如300V至400V，連接到高頻振蕩器和電磁鐵。B組C組電壓較低，例如正負(fù)9V，連接到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等控制電路。對(duì)于圖3電路，只要2組電壓輸出即可，A組同圖2，也可以低至100V，B組為負(fù)6V，連接到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出直接控制高頻振蕩器和電磁鐵。連接在交流電源進(jìn)線上的濾波器(19)對(duì)高頻呈高阻抗，防止高頻功率經(jīng)電源線向空間幅射。本裝置的外殼(20)用鋁板或鐵板制作，位于其上部的開(kāi)口(21)在滿足熱合材料(22)進(jìn)出的前提下，應(yīng)盡可能窄小，以減少對(duì)其他電器的干擾。
權(quán)利要求1.一種采用半導(dǎo)體器件的高頻熱合裝置，特別是熱合塑料軟管或膜的裝置，該裝置的特征是用兩個(gè)半導(dǎo)體器件構(gòu)成推挽工作狀態(tài)的高頻振蕩器，它產(chǎn)生的高頻功率連接到由電磁鐵驅(qū)動(dòng)的工作鉗口上，鉗口電容是高頻振蕩器的諧振電容，高頻振蕩器和電磁鐵受一個(gè)時(shí)間可調(diào)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制，并使電磁鐵延時(shí)釋放，采用脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源提高可靠性，采用濾波器和屏蔽外殼減少高頻幅射。
2.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是高頻振蕩器使用兩個(gè)半導(dǎo)體器件工作于推挽狀態(tài)，這兩個(gè)半導(dǎo)體器件可以采用V－MOS管，也可采用NPN高頻大功率管，當(dāng)采用后者時(shí)，最好使其基極接地。
3.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是當(dāng)高頻振蕩器采用較低的直流電源電壓時(shí)，它的電感線圈為自藕升壓式，并間繞于高頻鐵氧體磁環(huán)上。
4.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是當(dāng)高頻振蕩器采用較低的直流電源電壓時(shí)，串聯(lián)電感和鉗口電容形成串聯(lián)諧振，提高鉗口電容兩端高頻電壓。
5.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是鉗口電容是高頻振蕩器的諧振電容，它的形狀在熱合塑料軟管時(shí)是兩個(gè)端面為圓弧狀的電極，在熱合塑料膜時(shí)是兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪
6.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是鉗口電容由電磁鐵驅(qū)動(dòng)。
7.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是采用時(shí)基集成塊構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)定時(shí)器，用這個(gè)定時(shí)器控制高頻振蕩器和電磁鐵，定時(shí)時(shí)間0.1至4秒可調(diào)，在定時(shí)結(jié)束關(guān)閉高頻振蕩器后，電磁鐵延時(shí)0.2秒釋放。
8.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是本裝置的直流電源由脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源供給，并且有過(guò)流保護(hù)功能。
9.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是在交流電源進(jìn)線上連接了一個(gè)對(duì)高頻呈高阻抗的濾波器，在屏蔽外殼上部有一個(gè)小開(kāi)口，在滿足熱合材料進(jìn)出的前提下，盡可能窄小，以減少高頻幅射。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種采用半導(dǎo)體器件的高頻熱合裝置，適用于熱合塑料軟管或膜。它的特點(diǎn)是用兩個(gè)半導(dǎo)體器件構(gòu)成推挽工作狀態(tài)的高頻振蕩器，它產(chǎn)生的高頻功率連接到由電磁鐵驅(qū)動(dòng)的工作鉗口上。高頻振蕩器和電磁鐵受一個(gè)時(shí)間可調(diào)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制，并使電磁鐵延時(shí)釋放。采用開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器提高本裝置的可靠性，采用濾波器和屏蔽外殼減少高頻輻射。
文檔編號(hào)B29C65/04GK2059127SQ9020116
公開(kāi)日1990年7月11日 申請(qǐng)日期1990年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月10日
發(fā)明者楊永常 申請(qǐng)人:楊永常