新型高壓殺菌空氣凈化器的設計

摘 要：人的一生約有60%的時間在室內度過，城市居民則高達80%至90%。空氣凈化器市場潛力巨大，數字顯示，空氣凈化器在美國家庭的普及率為27%，每年銷量為2000萬臺，而加拿大、英國、意大利、日本、韓國等國家在公共場所、家庭居室等的室內空氣改善設備配置擁有率都超過20%。因此，空氣凈化設備成為發達國家改善室內空氣污染狀況的有效手段之一，新型高壓殺菌空氣凈化器是走在市場前沿的新一代空氣凈化器。

關鍵詞：創新技術；節能環保；高效；前景廣泛

1 空氣凈化器的市場前景

過去三年中，美國家用空氣凈化器市場增長了30%多，已經超過40億美元。美國車用空氣凈化器市場也出現了快速起飛的態勢。我國空氣凈化器主要應用于辦公、家用、汽車、醫用等領域。目前，我國一大批政府機構、銀行、商場、卡拉OK廳等已經廣泛使用空氣凈化器產品。其他用途的空氣凈化器正日益普及。主要產品供應商有北京亞都、北京億朗科技、廈門奧得奧、日本松下、美國霍尼韋爾、瑞士IQAir等。其中，亞都在國內家用市場占據70%以上的市場份額，已經推出了除煙、除臭、除醛、除異味、除菌、生正負氧離子、凈化加濕、過濾漂浮物與灰塵等各種空氣凈化設備。廈門奧得奧是全球最大的空氣凈化器制造商之一，在國內外市場推出了太空艙等離子車用空氣凈化器、太陽能車用空氣凈化器、生態腦保健森林浴空氣凈化器、雙重光觸媒祛味空氣凈化器、殺菌（飄香）車用空氣凈化器、氧離子群空氣凈化器等新產品。總體上看，我國加濕器市場的國外品牌占多數，其中瑞士產的一款純水洗空氣凈化器沒有任何再次污染，非常受高端客戶歡迎。

我國空氣凈化器市場約占全球5%，不過增長速度很快，例如，未來三年內我國家用空氣凈化器市場將達到270億元的規模。未來三年內，我國將有五百多萬輛轎車裝載空氣凈化器。未來十年，我國將有上億個城市家庭安裝空氣凈化器。該產品的市場前景看好。

2 新型高壓殺菌空氣凈化器組及作用

產品組成：外殼、功能控制按鍵、陽極線、陰極板、智能控制板、高壓產生電路。工作原理：利用陽極和陰極之間產生的高壓電場，對空氣電離，使之形成電場風-無需設計電扇，同時對空氣中的有害物質進行吸附，吸附在陰極板上——使用無過濾網設計，清洗和維護及其方便，只需拆下陰極板清洗，沒有常更換過濾網的煩惱。

空氣凈化器作用：對空氣中的灰塵、異味、花粉、敏物質、病毒、甲醛等有害物質進行高效的凈化。產品在空氣凈化、除濕、清除細菌、粉塵、異味、螨蟲、煙霧、釋放大量負氧離子等領域運用了獨自尖端技術，對于哮喘、特異反映癥、過敏癥、花粉癥的人更會了解其存在的價值。

3 新型高壓殺菌空氣凈化器的先進性分析

與傳統的空氣凈化器對比有以下幾個優點：（1）節能高效：工作時只有12-14W，及其省電。市場現有功耗大多是這款功耗的幾倍以上；（2）靜音：20-45分貝，使用無風扇設計，沒有電機帶來的的噪聲煩惱。市場上機大部分的噪音都會超過45分貝；（3）清洗：只需要按下按鍵，彈出陰極板，沖洗、擦干就好，經久耐用，使用成本低廉。傳統的還需要更換過濾網，活性炭等；

4 新型高壓殺菌空氣凈化器設計原理

新型高壓殺菌空氣凈化器系統由以下模塊組成：電源、MCU控制中心、PWM輸出模塊、電源開關、高壓打火保護、按鍵控制等組成。

高壓電源：由市電輸入經EMC等濾波回路，再經整流產生高壓直流電壓。為高壓輸出初級電源。市電輸入經濾波回路，再由變壓器輸出低壓電源，經整流濾波后給系統低壓部分供電。低壓部分包括了MCU控制中心、高壓打火檢測、PWM輸出開關。

PWM開關部分，選用了一塊芯片UC3845，該芯片是高性能固定頻率電流模式控制器。電路具有可微調的振蕩器、能進行精確的占空比控制、溫度補償的參考、高增益誤差放大器。芯片還包括一系列保護特性，可以實現自動前饋補償、鎖存脈寬調制，可逐周限流、內部微調的參考電壓，帶欠壓鎖定、大電流圖騰柱輸出、欠壓鎖定，帶滯后、低啟動和工作電流、電流模式工作到500KHZ。

高壓打火檢測，該電路選用了一塊運算放大器LM358，LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。其特性如下：直流電壓增益高（約100dB）、內部頻率補償、單位增益頻帶寬（約1MHz）、電源電壓范圍寬、低功耗電流、低輸入偏流、低輸入失調電壓和失調電流、共模輸入電壓范圍寬。LM358的第5腳實時檢測來自開關MOS管的電流信號，當高壓輸出部分由于異物入侵出現高壓打火時，電流會瞬間增大，電流經R42轉變成電壓信號，經LM358內部放大后傳到MCU控制中心，由MCU輸出指令控制PWM發生器，關斷PWM的輸出，確保系統安全。PIC16F72功能的5通道的8位模數（A/D）轉換器，帶有2個定時器捕捉/比較/PWM功能和同步串行端口可配置為三線串行外圍接口，或2線內部集成電路總線。所有這些特點使得它非常適合更先進水平的A/D應用在汽車，工業，家電和消費電子應用。

5 新型高壓殺菌空氣凈化器設計原理MCU控制中心功能

5.1 檢測來自電源電壓：使用本身的A/D口，能精確地檢測出外部電源電壓的波動情況。當測出外部電壓低至無法使系統無法正常工作時，MCU輸出指令給PWM控制中心關斷PWM的信號輸出，使高壓部分沒有輸出，確保系統安全。

5.2 檢測來自高壓打火的信號：高壓打火檢測電路實時監控輸出的高壓部位是否異常，檢測的信號經放大輸送給MCU，由MCU來判斷是否出現高壓打火。當電路輸出高壓部分出現打火時，由MCU發出指令給PWM控制中心關斷PWM的信號輸出，使高壓部分沒有輸出，確保系統安全。

5.3 檢測來自按鍵部位的信號：檢測來自按鍵部位的信號，根據按鍵給出的信號，來控制高壓輸出檔位的大小，同時點亮相應檔位的指示燈亮。

6 結束語

若不盡早采用合理的凈化措施，大型辦公、娛樂、購物、會議、教學等場所的空氣質量會嚴重下降，不但傳播疾病，而且會使人處于亞健康狀態。家居條件下的空氣凈化也非常重要。目前，城市室外空氣質量較低，受裝修、家具、家用化學產品影響，室內空氣質量更差，氧氣尤其負氧離子含量很低，而且一些有害氣體在室內的濃度遠遠高于室外。室內空氣污染已經日益引起人們的關注。例如，據中國疾病控制中心統計，中國每年死于室內空氣污染的人數為11萬多，室內空氣污染致病人數更多。除了房屋、飛機、火車等大型封閉環境的空氣凈化，汽車、冰箱等狹小、封閉呼吸環境下的空氣凈化問題也日益引起人們的關注。當然，在醫院、實驗室、兒童房等特殊場所，空氣更需要凈化。

參考文獻

[1]鄧高峰，等.幾種空氣凈化器的凈化效果分析.慶祝北京制冷學會成立三十周年暨第十屆學術年會論文集，2010.