CN105958988A - 单周波高频功率脉冲选通电路 - Google Patents

单周波高频功率脉冲选通电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种单周波高频功率脉冲选通电路，该单周波高频功率脉冲选通电路连接在基本的高频功率放大器的电路中，其高频信号提取电路提取高频信号，高频信号过零检测电路对高频信号进行同频同相过零检测后输出过零信号，单周波高频功率脉冲选通电路将过零信号分频和稳态处理后输出选通输出信号，隔离驱动电路将选通输出信号隔离传输和还原放大，还原放大后的选通输出信号驱动单周波高频功率脉冲双向选通开关，以使高频功率放大器的功率输出电路的负载获得单周波高频功率脉冲信号。该单周波高频功率脉冲选通电路能够输出接近正弦波的单周波或多周波功率信号，无衰减振荡的振铃波出现，谐波少，干扰小，效率高。

Description

单周波高频功率脉冲选通电路
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及到一种单周波高频功率脉冲选通电路。
背景技术
高频手术设备是预期利用高频电流(频率0.3～5MHz)进行外科手术，如对生物组织切(割)或凝(固)的常规医用电气设备，一般由电源(包括工频电源和高频开关电源)、频率发生器、高频功率放大器、控制模块等组成。
高频输出功率是由高频功率放大器提供的，能提供连续正弦波用于切割，还能输出几个电压更高的正弦波用于凝血，称为电凝波。
目前常规的电凝波输出，有几个问题，一是输出波形无法控制到接近正弦波(正负半周不易对称)；二是伴有衰减振荡的振铃波出现；三是无法控制单周波输出。为此我们发明了一种新的单周波高频功率脉冲选通电路，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够输出接近正弦波的单周波或多周波功率信号的单周波高频功率脉冲选通电路。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：单周波高频功率脉冲选通电路，该单周波高频功率脉冲选通电路连接在基本的高频功率放大器的电路中，其包括高频信号提取电路，高频信号过零检测电路，单周波高频功率脉冲选通电路，隔离驱动电路和单周波高频功率脉冲双向选通开关，该高频信号提取电路连接于高频功率放大器的功率开关电路的输出端，并提取高频信号，该高频信号过零检测电路连接于该高频信号提取电路，并对高频信号进行同频同相过零检测后输出过零信号，该单周波高频功率脉冲选通电路连接于该高频信号过零检测电路，并将过零信号分频和稳态处理后输出选通输出信号，该隔离驱动电路连接于该单周波高频功率脉冲选通电路，将选通输出信号隔离传输和还原放大，该单周波高频功率脉冲双向选通开关连接于该隔离驱动电路，还原放大后的选通输出信号驱动该单周波高频功率脉冲双向选通开关，以使高频功率放大器的功率输出电路的负载获得单周波高频功率脉冲信号。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
该高频信号提取电路包括第一限流电阻、第二限流电阻和高频耦合变压器，该第一限流电阻的一端连接于功率开关电路的输出端的下端支路，另一端连接于该高频耦合变压器初级的一端，该第二限流电阻的一端连接于功率开关电路的输出端的上端支路，另一端连接于该高频耦合变压器初级的另一端，该第一限流电阻和该第二限流电阻将从功率开关电路接收的信号限流，送入该高频耦合变压器的初级，该高频耦合变压器的次级感应出高频信号。
该高频信号过零检测电路包括比较器，该比较器的同相端连接于该高频信号提取电路，接收高频信号，该比较器的反相端接地，该比较器的输出端送出过零信号。
该单周波高频功率脉冲选通电路包括二分频电路、单稳态电路和与门电路，该二分频电路连接于该高频信号过零检测电路接收过零信号，并产生二分频信号，该单稳态电路连接于该二分频电路，二分频信号的下降沿触发该单稳态电路，输出一个可预定时间的低电平暂态信号，该与门电路连接于该二分频电路和该单稳态电路，并将二分频信号与低电平暂态信号相与，产生选通输出信号。
该隔离驱动电路包括隔离光耦和驱动电路，该隔离光耦连接于该单周波高频功率脉冲选通电路接收选通输出信号，并起隔离传输作用，该驱动电路连接于该隔离光耦，并将隔离传输还原的选通输出信号放大。
该单周波高频功率脉冲双向选通开关包括第一场效应管和第二场效应管，该第一场效应管的漏极电连接于功率开关电路的输出端的下端支路，该第二场效应管的漏极电连接于功率输出电路的输出变压器的初级的下端支路，该第一场效应管和该第二场效应管的源极电连接，该第一场效应管和该第二场效应管的栅极分别连接于该隔离驱动电路。
本发明中的单周波高频功率脉冲选通电路，连接在基本的高频功率放大器的电路中，是对已有高频功率放大器输出脉冲式电凝波的一大改进，能够输出接近正弦波的单周波或多周波功率信号，无衰减振荡的振铃波出现，谐波少，干扰小，效率高。
附图说明
图1为本发明的单周波高频功率脉冲选通电路的一具体实施例的结构图；
图2为本发明的一具体实施例中具有单周波高频功率脉冲选通功能的高频功率放大电路的结构图；
图3为本发明的一具体实施例中单周波高频功率脉冲选通电路工作波形图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的单周波高频功率脉冲选通电路的结构图。该单周波高频功率脉冲选通电路由该单周波高频功率脉冲选通电路12包括高频信号提取电路1，高频信号过零检测电路2，单周波高频功率脉冲选通电路3，隔离驱动电路4和单周波高频功率脉冲双向选通开关Q1、Q2。
高频信号提取电路1连接于功率开关电路11的输出端，并提取高频信号。
在一实施例中，高频信号提取电路1包括了第一限流电阻R1、第二限流电阻R2和高频耦合变压器T1。该第一限流电阻R1的一端连接于功率开关电路11的输出端的下端支路，另一端连接于高频耦合变压器T1初级的一端。该第二限流电阻R2的一端连接于功率开关电路11的输出端的上端支路，另一端连接于高频耦合变压器T1初级的另一端。该第一限流电阻R1和该第二限流电阻R2将从功率开关电路1接收的高频信号限流，送入T1初级。R1、R2、T1的初级构成了功率开关电路11的一个输出环路，该环路中有高频信号通过。高频耦合变压器T1的次级感应出高频信号a。
高频信号过零检测电路2连接于高频信号提取电路1，并对高频信号进行同频同相过零检测。
在一实施例中，高频信号过零检测电路2包括比较器21。比较器21的同相端(+)连接于高频信号提取电路1，接收高频信号a，比较器21的反相端(—)接地，比较器21的输出端送出过零信号b。
单周波高频功率脉冲选通电路3连接于高频信号过零检测电路2，并将过零信号b二分频，获得二分频信号c，c信号一路送与门的一个输入端，另一路送单稳态电路，二分频信号c的下降沿触发单稳态电路，输出一个可预定时间的低电平暂态信号d，d信号送与门的另一输入端，在与门的输出端获得选通输出信号e。
在一实施例中，单周波高频功率脉冲选通电路3包括二分频电路31、单稳态电路33、与门电路32。二分频电路31连接于高频信号过零检测电路2接收过零信号b，将过零信号b二分频为周期为2t的二分频信号c。单稳态电路33连接于二分频电路31，单稳态电路产生输出信号d。与门电路32连接于该二分频电路31、单稳态电路33，并将d信号与c信号相与，产生选通输出信号e。
隔离驱动电路4连接于单周波高频功率脉冲选通电路3，因信号e不能与选通开关Q1、Q2有电连接，所以e信号通过隔离电路(比如光耦)传输到驱动电路还原放大，由此驱动选通开关Q1、Q2。
在一实施例中，隔离驱动电路4包括隔离光耦41和驱动电路42。隔离光耦41连接于单周波高频功率脉冲选通电路3接收选通输出信号e，并隔离光耦41起隔离传输作用，该驱动电路42连接于隔离光耦41，并将隔离传输还原的e信号放大，驱动选通开关Q1、Q2。
单周波高频功率脉冲双向选通开关Q1的漏极D电连接于功率开关电路11的输出端的下端支路，Q2的漏极D电连接于功率输出电路13的输出变压器T2初级N1的下端支路。Q1、Q2的源极S电连接。Q1、Q2在还原放大的e信号驱动下同时导通和截止，导通的时候，e信号所对应的单周波信号被选通从输出变压器T2次级N2输出到负载RL上。
图2为本发明的一具体实施例中高频功率放大电路的结构图。该高频功率放大电路包括单周波高频功率脉冲选通电路12、功率放大器的功率开关电路11和功率输出电路13。
功率放大器的功率开关电路11包括开关管Q3、Q4、Q5、Q6，这是一个桥式开关电路，Q3、Q6导通，Q4、Q5截止，Q3、Q6截止，Q4、Q5导通。
功率输出电路13连接于单周波高频功率脉冲选通电路12和功率放大器的功率开关电路11，被选通的单周波信号从输出变压器T2次级N2输出到负载RL上。
在一实施例中，功率输出电路13包括高频变压器T2和负载电阻RL，该高频变压器T2的初级连接于单周波高频功率脉冲选通电路12中Q2的漏极D和功率放大器的功率开关电路11输出端的上端支路，次级连接于负载电阻RL，从负载RL上获得了单周波高频功率脉冲信号。
在一实施例中，本发明的单周波高频功率脉冲选通电路在使用时，高频信号提取电路1的R1、R2分别连接功率开关电路11的输出端的下端支路和上端支路，并将高频信号限流，送入T1初级，T1次级感应出的高频信号a，送入高频信号过零检测电路2中比较器21的同相端(+)，比较器21的反相端(—)接地，比较器21输出端送出过零信号b，b信号再送入单周波高频功率脉冲选通电路3二分频电路31，产生二分频信号c，c信号一路送单稳态电路33(不可重触发型)，另一路送与门电路32，二分频信号c的下降沿触发单稳态电路33，单稳态电路33的Q端输出暂稳时间宽度Tw1＝2nt+t/2(t为高频信号的周期)的低电平信号，Tw1时间结束后，变为稳态高电平，这个高电平持续Tw2＝t+t/2的时间后又被二分频信号c的下降沿触发，进入下一个暂稳态，如此产生了单稳态电路的输出信号d，d信号也送入与门电路32，与c信号相与，在与门输出端产生选通输出信号e，e信号周期T＝Tw1+Tw2＝2(n+1)t，该e信号经隔离光耦41送入驱动电路42，由此驱动单周波高频功率脉冲双向选通开关Q1、Q2在一个高频信号周期t导通，在功率输出电路13的负载RL上获得了单周波高频功率脉冲信号。
虽然本实例提供了单周波高频功率脉冲选通电路，然而，如果将本例的二分频电路改为三分频、四分频或更多些，就可获得多周波高频功率脉冲信号，或者用过零信号代替分频信号，可以获得半周波高频功率脉冲信号，这些均可在权利项中。
实例中的高频功率放大器是桥式开关结构方式，也可以用其它方式产生，比如半桥，推挽等方式。
实例中从高频信号a进入比较器直到与门输出端之间的电路，可用常见的模拟和数字电路实现，比如比较器可用LM311，二分频器用74LS74，不可重触发单稳态电路用74LS121，与门用74LS08，或其它相同功能的电路实现。或者a信号直接进入CPU、CPLD、FPGA等控制器来实现相同的功能。

Claims (6)

1.单周波高频功率脉冲选通电路，其特征在于，该单周波高频功率脉冲选通电路连接在基本的高频功率放大器的电路中，其包括高频信号提取电路，高频信号过零检测电路，单周波高频功率脉冲选通电路，隔离驱动电路和单周波高频功率脉冲双向选通开关，该高频信号提取电路连接于高频功率放大器的功率开关电路的输出端，并提取高频信号，该高频信号过零检测电路连接于该高频信号提取电路，并对高频信号进行同频同相过零检测后输出过零信号，该单周波高频功率脉冲选通电路连接于该高频信号过零检测电路，并将过零信号分频和稳态处理后输出选通输出信号，该隔离驱动电路连接于该单周波高频功率脉冲选通电路，将选通输出信号隔离传输和还原放大，该单周波高频功率脉冲双向选通开关连接于该隔离驱动电路，还原放大后的选通输出信号驱动该单周波高频功率脉冲双向选通开关，以使高频功率放大器的功率输出电路的负载获得单周波高频功率脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的单周波高频功率脉冲选通电路，其特征在于，该高频信号提取电路包括第一限流电阻、第二限流电阻和高频耦合变压器，该第一限流电阻的一端连接于功率开关电路的输出端的下端支路，另一端连接于该高频耦合变压器初级的一端，该第二限流电阻的一端连接于功率开关电路的输出端的上端支路，另一端连接于该高频耦合变压器初级的另一端，该第一限流电阻和该第二限流电阻将从功率开关电路接收的信号限流，送入该高频耦合变压器的初级，该高频耦合变压器的次级感应出高频信号。
3.根据权利要求1所述的单周波高频功率脉冲选通电路，其特征在于，该高频信号过零检测电路包括比较器，该比较器的同相端连接于该高频信号提取电路，接收高频信号，该比较器的反相端接地，该比较器的输出端送出过零信号。
4.根据权利要求1所述的单周波高频功率脉冲选通电路，其特征在于，该单周波高频功率脉冲选通电路包括二分频电路、单稳态电路和与门电路，该二分频电路连接于该高频信号过零检测电路接收过零信号，并产生二分频信号，该单稳态电路连接于该二分频电路，二分频信号的下降沿触发该单稳态电路，输出一个可预定时间的低电平暂态信号，该与门电路连接于该二分频电路和该单稳态电路，并将二分频信号与低电平暂态信号相与，产生选通输出信号。
5.根据权利要求1所述的单周波高频功率脉冲选通电路，其特征在于，该隔离驱动电路包括隔离光耦和驱动电路，该隔离光耦连接于该单周波高频功率脉冲选通电路接收选通输出信号，并起隔离传输作用，该驱动电路连接于该隔离光耦，并将隔离传输还原的选通输出信号放大。
6.根据权利要求1所述的单周波高频功率脉冲选通电路，其特征在于，该单周波高频功率脉冲双向选通开关包括第一场效应管和第二场效应管，该第一场效应管的漏极电连接于功率开关电路的输出端的下端支路，该第二场效应管的漏极电连接于功率输出电路的输出变压器的初级的下端支路，该第一场效应管和该第二场效应管的源极电连接，该第一场效应管和该第二场效应管的栅极分别连接于该隔离驱动电路。
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