CN101966367B

CN101966367B - 理疗仪功率放大器

Info

Publication number: CN101966367B
Application number: CN2009100655426A
Authority: CN
Inventors: 刘二朋; 郭建增; 蔡朝辉
Original assignee: Zhengzhou Huahang Science and Technology Co Ltd
Current assignee: ZHENGZHOU HUAHANG TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: CN101966367A

Abstract

本发明公开了一种理疗仪功率放大器，它包括温补晶体振荡器以及与温补振荡器相连接的前级预放大电路，前级预放大电路的输出端连接前级推动放大电路，前级推动放大电路的输出端连接末级放大电路，末级放大电路的输出端连接输出匹配电路，前级推动放大电路和末级放大电路均设置有各自的工作点设置电路，在前级推动放大电路中设有前级推动放大器，在末级放大电路中设有末级功率放大器，前级推动放大器和末级功率放大器均为大功率MOS场效应管。本发明采用晶体管作为功率放大器的推动级、输出级，填补了没有大功率晶体管理疗仪功率放大器的空白。为保证晶体管的正常工作，采用晶体管大功率放大器匹配技术、驻波保护技术和定向耦合器的自动检测技术。

Description

理疗仪功率放大器

技术领域

本发明属于一种功率放大器，具体地说是涉及一种临床使用超短波治疗机功率放大器。

背景技术

目前，医院里目前临床使用超短波治疗机(理疗仪)功率放大器均是电子管放大器。电子管放大器有以下缺点：使用寿命短、稳定性差、频率准确度低、工作效率低，且其工作电压将近2000V，对医务人员和患者都有一定的威胁。治疗工作开始前需要预热一段时间，既浪费能源又浪费时间。另外，电子管工作寿命只有500～600小时，到时必须更换新的电子管，既费工、又费钱。

为实现理疗仪功率放大器的晶体管化，科研人员做了大量研究和实验。但是在这些实验中，由于匹配不当、或没有很好地对晶体管进行保护，均使得末级放大电路中的末级功率放大器烧坏，所以在实际中尚没有晶体管的理疗仪功率放大器的出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用大功率晶体管制成的理疗仪功率放大器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括温补晶体振荡器以及与温补振荡器相连接的前级预放大电路，前级预放大电路的输出端连接前级推动放大电路，前级推动放大电路的输出端连接末级放大电路，末级放大电路的输出端连接输出匹配电路，所述的前级推动放大电路和末级放大电路均设置有各自的工作点设置电路，在所述的前级推动放大电路中设有前级推动放大器，在所述的末级放大电路中设有末级功率放大器，前级推动放大器和末级功率放大器均为大功率MOS场效应管。

上述末级功率放大电路的输出端连接定向耦合器，定向耦合器的输出端连接输出匹配电路；所述的定向耦合器连接有驻波保护电路和功率检测器。

上述的温补晶体振荡器的输出端连接功率控制电路，功率控制电路的输出端连接前级预放大电路。

上述的功率控制电路连接温度保护电路。

上述输出匹配电路中输出变压器的线圈匝数比为1∶4～10，其输出阻抗为200～500Ω。

在前级推动放大电路和末级放大电路的工作点设置电路中，还包括PTT控制电路和抗EMI的电磁兼容电路。

采用上述技术方案的本发明，采用新型射频微波TMOS、VMOS场效应管，即晶体管，作为功率放大器的推动级、输出级，从而填补了没有大功率晶体管治疗机/理疗仪功率放大器的空白。在本发明中，为保证晶体管的正常工作，采用了晶体管大功率放大器匹配技术、驻波保护技术和定向耦合器的自动检测技术。另外，传输变压器的配比适当，不易损坏晶体管，且输出频率准确度高。本发明工作电压低，使用寿命长，效率高；设置的温度保护电路使本发明的工作环境适应性强，当环境温度超出限制时，内部自动保护，安全性高。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明包括40.68MHz温补晶体振荡器以及与温补晶体振荡器相连接的前级预放大电路，前级预放大电路的输出端连接推动放大电路，推动放大电路的输出端连接末级放大电路，末级放大电路的输出端连接输出匹配电路。上述的前级推动放大电路和末级放大电路均设置有各自的工作点设置电路。通常情况下，工作点设置电路包括PTT控制电路和电源电路，其中，电源电路一般采用28V电压。

为实现理疗仪功率放大器的晶体管化，在前级推动放大电路中设置前级推动放大器，在末级放大电路中设置末级功率放大器，前级推动放大器和末级功率放大器均采用大功率TMOS/VMOS场效应管。

为保证大功率TMOS/VMOS场效应管正常工作，在本发明中，输出匹配电路中输出变压器T10的线圈匝数比为1∶4～10，其输出阻抗为200～500Ω。需要说明的是，其具体的实际匝数比和输出阻抗均可根据实际需要进行设定，在本实施例中，输入输出匝数比为1∶4，输出阻抗为200Ω。

本发明的具体工作原理如图2所示：

由40.68MHZ温补晶体振荡器B1产生的40.68MHZ射频信号，经过由二极管VD13、VD14、VD15、VD16等组成的电调衰减器进行衰减处理和控制后，送到放大器N1的1脚进行前级预放大，放大器N1的9脚输出信号，该输出信号经传输线变压器T1送到前级推动放大电路中的前级推动放大器V6的输入端。在本发明中，前级推动放大器V6为射频TMOS场效应管，当然也可以采用其他形式的晶体管，如VMOS、CMOS管等等。电容C30、电阻R40构成前级推动放大器V6的负反馈电路，电感L2是前级推动放大器V6的输入匹配电路，电容C31、C32、C33、电感线圈L4是前级推动放大器V6的输出匹配电路，T2是前级推动放大器V6的输出传输线变压器，并通过变压器T3把前级推动放大器V6输出的高频信号送到末级功率放大器V9的输入级，去推动末级功率放大器V9。在本发明中，末级功率放大器V9也是射频TMOS场效应管，当然也可以采用其他形式的晶体管，如VMOS、CMOS管等等。另外，T4、T5是末级功率放大器V9的输入阻抗匹配变压器，与电容C44一起完成末级功率放大器V9的输入阻抗匹配。T6、T7是末级功率放大器V9的输出阻抗匹配变压器，与电容C45、C46、C47一起完成末级功率放大器V9的输出阻抗匹配，最后通过变压器T8把放大后的信号送出去，再由输出变压器T9、T10进行最后的输出阻抗匹配，最后信号由输出变压器T10的输出端输出，并送给后端的调谐指示电路。其中输出变压器T10是采用40.68MHz专用的磁环绕制而成了，配上外置的电容器构成输出匹配电路。需要指出的是，在以往的实验中，由于匹配技术达不到要求，所以往往烧坏末级功率放大器V9；而在本发明中，通过设置变压器T8、输出变压器T9、T10等等，并把输出变压器T10的输入输出匝数比定为1∶4，使输出阻抗为200Ω，从而使末级功率放大器V9能够长期的正常工作，达到了技术要求。

值得指出的是，在本发明中，前级推动放大器V6和末级功率放大器V9均是新型射频TMOS/VMOS场效应管，是21世纪最新设计的射频微波大功率器件，它具有输出功率大、线性好、工作稳定、可靠等优点；而且都是双子星座的高频大功率管，可以很容易设计成推挽电路，能有效地抑制偶次谐波，改善电磁兼容性。另外，输出匹配电路中输出变压器T10的线圈匝数比为1∶4～10，能使输出晶体管达到最佳匹配。

工作点设置电路：三极管V3及外围电阻电容是放大器N1的工作电压设置电路。三极管V4、V5、二极管VD17～VD20与外围电阻电容组成前级推动放大器V6的工作点设置电路。三极管V7、V8，二极管VD21～VD25和外围电阻电容构成末级功率放大器V9工作点设置电路。上述的工作点设置电路均为本领域普通技术人员所熟知的技术。

V_ALC与PTT控制电路：V_ALC电压由控制电路给出，一般为2～7V。改变该电压的数值，可以改变二极管VD13～VD16电调衰减器的衰减量，达到对功率放大器输出功率控制的目的。而V_ALC电压的有、无是电疗机的工作控制电压。有V_ALC电压时可以使放大器N1的工作电压加上，同时也能使前级推动放大器V6、末级功率放大器V9的工作点电压加上，使功放工作。无V_ALC电压时，功放不工作。该电压可起到功放发射的控制作用。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是，在本实施例中，为保证前级推动放大器V6、末级功率放大器V9的正常工作，上述末级功率放大电路的输出端连接定向耦合器，定向耦合器的输出端连接输出匹配电路；其中，定向耦合器连接有驻波保护电路和功率检测器，如图1所示。

具体地说，变压器T8把放大后的信号送到定向耦合器D1，之后再由输出变压器T9、T10进行最后的输出阻抗匹配，最后信号由输出变压器T10的输出端输出，并送给后端的调谐指示电路。其中，二极管VD26、VD27、VD28及外围电阻电容电感构成定向耦合器D1的功率检测电路和驻波保护电路。具体的说，二极管VD26、VD27、VD28、D1及外围电路组成该功放的定向耦合器，并输出两种电压：一是正向检测电压，一是反向检测电压。该定向耦合器可以通过正向检测电压来监测功放的输出功率的大小，即为功率检测电路；另外可通过反向检测电压来监测功放的输出驻波的大小，然后把反向检测电压送到运放器N3的10脚上，并通过运放器N3来实施对功放的保护，即驻波保护电路。

另外，在本实施例中，输出匹配电路中输出变压器T10的输入输出线圈匝数比为1∶6，其输出阻抗为300Ω。

其他技术特征与实施例1相同。

实施例3

本实施例与实施例1不同的是，在本实施例中，在前级推动放大电路和末级放大电路的工作点设置电路中，除了包括PTT控制电路外，还包括抗EMI的电磁兼容电路。具体地说，在本实施中，电源供给的28V电压是通过馈通滤波器送到功放来的，所以还包括有抗EMI的电磁兼容电路，由于加上了新型抗EMI材料，可有效提高该功率放大器的电磁兼容性。

另外，在本实施例中，输出匹配电路中输出变压器T10的输入输出线圈匝数比为1∶8，其输出阻抗为400Ω。

其他技术特征与实施例1相同。

实施例4

本实施例与实施例1不同的是，在本实施例中，为提高工作适应性，将40.68MHz温补晶体振荡器的输出端连接功率控制电路，功率控制电路的输出端连接前级预放大电路。其中，功率控制电路连接温度保护电路，这样当温度超出限制时，内部会起到自动保护作用，安全性高，如图1所示。

如图2所示，稳压管VD1、VD2、存储器芯片ST1及外围电路组成该功放的温度保护电路。通过存储器芯片ST1输出的直流电压的大小来指示功放的工作温度，该电压送到运放器N3的5脚上去，用来监测功放的工作温度，并通过运放器N3来实施对功放的保护。上述利用运放器N3来实施保护为本领域普通技术人员所熟知的技术。

另外，在本实施例中，输出匹配电路中输出变压器T10的输入输出线圈匝数比为1∶10，其输出阻抗为500Ω。

其他技术特征与实施例1相同。

Claims

1.一种理疗仪功率放大器，它包括温补晶体振荡器以及与温补振荡器相连接的前级预放大电路，前级预放大电路的输出端连接前级推动放大电路，前级推动放大电路的输出端连接末级放大电路，末级放大电路的输出端连接输出匹配电路，所述的前级推动放大电路和末级放大电路均设置有各自的工作点设置电路，其特征在于：在所述的前级推动放大电路中设有前级推动放大器，在所述的末级放大电路中设有末级功率放大器，前级推动放大器和末级功率放大器均为大功率MOS场效应管；所述输出匹配电路中输出变压器的线圈匝数比为1∶4～10，其输出阻抗为200～500Ω。

2.根据权利要求1所述的理疗仪功率放大器，其特征在于：所述末级功率放大电路的输出端连接定向耦合器，定向耦合器的输出端连接输出匹配电路；所述的定向耦合器连接有驻波保护电路和功率检测器。

3.根据权利要求2所述的理疗仪功率放大器，其特征在于：所述的温补晶体振荡器的输出端连接功率控制电路，功率控制电路的输出端连接前级预放大电路。

4.根据权利要求3所述的理疗仪功率放大器，其特征在于：所述的功率控制电路连接温度保护电路。

5.根据权利要求1所述的理疗仪功率放大器，其特征在于：在所述前级推动放大电路和末级放大电路的工作点设置电路中，还包括PTT控制电路和抗EMI的电磁兼容电路。