[发明专利]超声波能量转换模块驱动阻抗匹配变压器方法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器匹配方法技术领域，具体地说，涉及一种超声波能量转换模块驱动阻抗匹配变压器方法。

背景技术

超声波定向音响包括声音信号采集单元、声音信号处理单元、驱动功放单元及超声波能量转换模块阵列单元，其中，超声波能量转换模块阵列单元为实现超声波定向音响系统的后级，传统的常用音频功放后级的阻抗一般多在2Ω-16Ω左右，而超声波能量转换模块的阻抗多在1K左右，现有的超声波能量转换模块前端的变压器不匹配，造成在实现超声波定向音响的过程中阻抗不匹配、转换效率低、功放发热严重、驱动电压不足等问题。为了超声波能量转换模块更高效地工作，有必要专门设计变压器对超声波能量转换模块进行阻抗匹配及升压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种与超声波能量转换模块阻抗匹配的超声波能量转换模块驱动阻抗匹配变压器方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种超声波能量转换模块驱动阻抗匹配变压器方法，包括以下步骤：

a、根据超声波能量转换模块阵列的平均功率，按照预留20％的余量的原则，确定变压器的线径容量；

b、根据驱动功放单元的输出阻抗，按照公式：L1＝XL1/(2πf)，计算确定所述变压器的初级电感量，其中：L1为所述变压器的初级电感量，XL1为所述变压器的感抗，XL1取大于驱动功放单元的输出阻抗的2.5倍的值，f为所述变压器的工作频率；

c、按照公式N1²＝L1*lC*1000000000/4/3.14/Sc/ue，计算确定所述变压器的初级线圈的匝数，其中，N1为所述变压器的初级线圈的匝数，L1为所述变压器的初级电感量，IC为常用磁路长度，Sc为常用气隙长度，ue为所述变压器的磁导率；

d、根据超声波能量转换模块阵列的阻抗确定所述变压器次级电感量，按照公式：L2＝XL2/(2πf)，计算确定所述变压器的次级电感量，其中：L2为所述变压器的次级电感量，XL2为所述变压器的感抗，XL2取大于所述超声波能量转换模块阵列的阻抗的2.5倍的值，f为所述变压器的工作频率；

e、按照公式N2²＝L2*lC*1000000000/4/3.14/Sc/ue，计算确定所述变压器的次级线圈的匝数，其中，N2为所述变压器的次级线圈的匝数，L1为所述变压器的次级电感量。

优选的，所述步骤a中，在确定所述变压器的线径容量时，以常温25℃漆包线的允许电流为参照基准。

优选的，所述变压器为自耦变压器，所述变压器的初级线圈包括输入端和公共端，所述变压器的次级线圈包括输出端和所述公共端。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明的超声波能量转换模块驱动阻抗匹配变压器方法，提供的匹配变压器所做的超声波定向音响，具备了与超声波能量转换模块阵列更加匹配的阻抗与驱动电压，使超声波定向音响的后级的能量转换效率达到了90％以上，相比直接升高功放的电压或单纯增多超声波能量转换模块达到匹配来说能源利用率得到了较大提升。对于超声波音响的具体听觉上，同等情况下，采用本发明的产品具有普通情况下的五倍声音强度。在所需声音强度同等情况下，采用本发明的产品可减少四倍的超声波能量转换模块能量转换模块的用量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的方法实现的变压器的结构示意图；

图中：1-输入端；2-公共端；3-输出端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的超声波能量转换模块驱动阻抗匹配变压器方法，匹配的原理是：根据超声波定向音响的频率(一般为40khz)，设计一个初级电感在指定频率情况下的阻抗至少大于功放输出阻抗2.5倍、次级电感在指定频率情况下的阻抗至少大于传感器阵列2.5倍的自耦合变压器。当设计出符合条件的变压器接入超声波定向音响后级系统时，超声波能量转换模块阵列与变压器的整体阻抗将下降到变压器次级/初级匝数比的平方分之一。由此，可实现超声波定向音响系统后级功放从低阻抗到高阻抗的变换。在超声波定向音响的后级应用中，此种专用变压器具有体积小、效率高、设计灵活等优点。

可通过以下具体步骤来设计匹配的变压器：