CN113099564A - 一种用于细胞磁热遗传学研究的高频磁热装置 - Google Patents

一种用于细胞磁热遗传学研究的高频磁热装置 Download PDF

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Abstract

用于细胞离子通道激活的高频磁热装置，包括依次连接的功率电源单元(1)、高频逆变器单元(2)、电流放大谐振单元(3)、多层感应线圈单元(4)以及信号控制单元(5)；的功率电源单元(1)为高频逆变器主电路提供能量，高频逆变器单元(2)将直流输入信号转换为高频交流信号，并将信号输出至电流放大谐振单元(3)，电流放大谐振单元(3)将输入的交变电流信号放大2倍，并将信号输出至多层感应线圈单元(4)以及信号控制单元(5)，多层感应线圈单元(4)将交变电流信号通过高频谐振转换为磁场信号，信号控制单元(5)扫描驱动频率，通过LabVIEW软件编程实现输出反馈控制信号至高频逆变器单元(2)。

Description

一种用于细胞磁热遗传学研究的高频磁热装置
技术领域
本发明涉及磁热技术领域，特别是针对细胞磁热遗传学研究中激活热敏感型细胞离子通道磁场发生装置。
技术背景
磁遗传学是一种调控神经元活动的学科。近年来，利用磁性纳米粒子的磁热效应来激发细胞离子通道从而达到调控神经活动目标的磁热遗传学已成为研究热点之一。磁热装置作为磁热遗传学的核心工具，它产生磁场的特性会直接影响到磁热遗传的效果，对于磁热装置的开发与完善，是促进磁遗传学研究发展的必要条件。
应用于细胞磁热遗传学的高频磁热装置，一般要求磁场强、频率高、热辐射低且安全稳定。目前国内外用于磁热遗传的高频磁热装置，多是采用空心螺线管或绕线于铁氧体来实现的，并通过串联谐振电路产生所需磁场。利用空心螺线管的优点在于它产生的磁场受频率限制低，高频性能好，能轻松产生高频磁场，同时谐振环路上的谐振电压不会太高(在产生相同磁能条件下，谐振电压与电感的1/2次方成正比)，安全性稍强。缺点在于空心螺线管匝数较少、电感值小，需要成百上千安培的电流才能产生磁热遗传中所需的磁场，会造成空心螺线管上的寄生电阻耗能巨大，螺线管发热严重，同时还对电源要求较高，制作困难。对于绕线于铁氧体产生高频磁场来说，其优点在于需要很小的电流就能产生磁热遗传中所需要的磁场，制作简单方便，受趋肤效应与寄生电阻的影响较小。其缺点在于铁氧体受材料和工艺限制很难产生稳定的高频磁场，高频性能差。
发明内容
本发明要克服现有的上述空心螺线管和绕线于铁氧体产生磁场的两种方案的缺点，提供一种电路结构简单、工作性能可靠、可实现PID控制、可安放在显微镜平台上的小型高频交变磁场发生装置，用于磁热刺激激活细胞离子通道以操控细胞兴奋的磁遗传学实验。
本发明是通过以下技术方案实现。
本发明的用于细胞离子通道激活的高频磁热装置，包括依次连接的功率电源单元1、高频逆变器单元2、电流放大谐振单元3、多层感应线圈单元4以及信号控制单元5；所述的功率电源单元1为高频逆变器主电路提供能量，所述高频逆变器单元2将直流输入信号转换为高频交流信号，并将信号输出至电流放大谐振单元3，所述电流放大谐振单元3将输入的交变电流信号放大2倍，并将信号输出至多层感应线圈单元4以及信号控制单元5，所述多层感应线圈单元4将交变电流信号通过高频谐振转换为磁场信号，所述信号控制单元5扫描驱动频率，通过LabVIEW软件编程实现输出反馈控制信号至高频逆变器单元2；
所述的功率电源单元1包括一台商用数控直流电源，商用数控直流电源的输出端通过电感(软启动，保护电路)与高频逆变器单元2的供电端VCC相连；
所述高频逆变器单元2包括第一逆变器驱动电路模块2a、第二逆变器驱动电路模块2c以及逆变器主电路模块2b。所述第一逆变器驱动电路模块2a由IR2113型的芯片IR1与图腾柱结构结合设计而成,所述第二逆变器驱动电路模块2c由IR2113型的芯片IR2与图腾柱结构结合设计而成,所述第一逆变器驱动电路模块2a和第二逆变器驱动电路模块2c关于逆变器主电路模块2b对称，对称的部分功能相同。所述第一次写逆变器驱动电路模块2a中的芯片IR1的输入端与信号控制电路模块8的输出端相连，所述第二逆变器驱动电路模块2c中的芯片IR2的输入端与信号控制电路模块8的输出端相连；
所述图腾柱结构包括NPN型三极管T1、T2、T5、T6和PNP型三极管T3、T4、T7、T8，所述NPN型三极管T1的发射极与PNP型三极管T3的集电极相连，所述NPN型三极管T6的发射极与PNP型三极管T7的集电极相连，所述NPN型三极管T2的发射极与PNP型三极管T4的集电极相连，所述NPN型三极管T5的发射极与PNP型三极管T8的集电极相连，所述NPN型三极管T1和PNP型三极管T3的基极与芯片IR1的HO端相连，所述NPN型三极管T6和PNP型三极管T7的基极与芯片IR1的LO端相连，所述NPN型三极管T2和PNP型三极管T4的基极与芯片IR2的HO端相连，所述NPN型三极管T5和PNP型三极管T8的基极与芯片IR2的LO端相连，
所述第一逆变器驱动电路模块2a输出端AH与逆变器主电路模块2b的上桥臂输入端AH相连，输出端AL与逆变器主电路模块2b的下桥臂输入端AL相连，输出端EA与逆变器主电路模块2b的EA相连；
所述第二逆变器驱动电路模块2c输出端BH与逆变器主电路模块2b的上桥臂输入端BH相连，输出端BL与逆变器主电路模块2b的下桥臂输入端BL相连,输出端EB与逆变器主电路模块2b的EB相连；
所述逆变器主电路模块2b是由全桥逆变电路与四组缓冲吸收电路结合设计而成，所述AH和BL分别是全桥逆变电路上下桥臂控制信号的输入端口，AL和BH分别是全桥逆变电路上下桥臂控制信号的输出端口，所述四组缓冲吸收电路一端与功率电源单元1相连，另一端连入逆变器主电路模块2b的EA或EB与开关管之间，所述功率电源单元1包括一台商用数控直流电源，所述缓冲吸收电路由缓冲电容、缓冲电阻、缓冲二极管串联并接地；
所述的电流放大谐振电路单元3由多层空心线圈以及并联电容、串联电容构成。所述多层空心线圈单元4的一端与并联电容的一端连接，所述多层空心线圈单元4的第二端与并联电容的第二端连接，构成LC并联谐振电路，所述多层空心线圈一端与串联电容的第二端连接构成LC串联谐振电路，所述串联电容的第一端与高频逆变器单元2的EA端相连，所述并联电容的第二端与高频逆变器单元2的EB端相连；
所述的多层感应线圈单元4由多层空心线圈以及水冷降温装置构成，其中：多层空心线圈由利兹线在水冷降温装置中心的空心圆柱外壁上密绕多圈多层而成，水冷降温装置为自主设计的3D打印出的尼龙结构，其入水口和出水口通过橡胶管与水泵相连；
所述的信号控制电路模块8和PC端6的闭环主控程序构成整体的信号控制单元5。所述信号控制电路模块8由STM32和DDS芯片AD9854构成，所述的闭环主控程序基于PC端6的LabVIEW软件编写构成；所述信号控制电路模块8和PC端6的闭环主控程序通过串口进行通信。
本发明的优点是：本发明具有电路结构简单、高频性能好、磁场稳定以及热辐射较低等优点；磁热装置在400kHz到500KHz频率范围内最大能产生10mT的磁场。
附图说明
图1是本发明的具体实施方式结构单元框图。
图2是本发明的高频逆变器单元电路图。
图3是本发明的电流放大谐振电路图。
图4是本发明的感应线圈水冷降温装置图。
图5是本发明的信号控制单元框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
参见图1，本发明的用于细胞离子通道激活的高频磁热装置，包括依次连接的功率电源单元1、高频逆变器单元2、电流放大谐振单元3、多层感应线圈单元4以及信号控制单元5。所述的功率电源单元1包括一台商用数控直流电源，输出直流控制信号至高频逆变器单元2，所述的商用数控直流电源输出端通过电感(软启动，保护电路)与高频逆变器主电路的VCC供电端口相连，为高频逆变器主电路提供能量，所述高频逆变器单元2将直流输入信号转换为高频交流信号，并将信号输出至电流放大谐振单元3，所述电流放大谐振单元3将输入的交变电流信号放大2倍，并将信号输出至多层感应线圈单元4以及信号控制单元5，所述多层感应线圈单元4将交变电流信号通过高频谐振转换为磁场信号，所述信号控制单元5扫描驱动频率，通过LabVIEW软件编程实现输出反馈控制信号至高频逆变器单元2；
参见图2，所述高频逆变器单元2由逆变器驱动电路以及逆变器主电路组成。所述逆变器驱动电路由两片IR2113型芯片IR1、IR2与图腾柱结构结合设计而成,分为如图2所示的对称的第一逆变器驱动电路模块2a和第二逆变器驱动电路模块2c。所述第一逆变器驱动电路模块2a中的芯片IR1和第二逆变器驱动电路模块2c中的芯片IR2的输入端都与信号控制单元5的输出端相连，所述第一逆变器驱动电路模块2a输出端AH与逆变器主电路2b的上桥臂输入端AH相连，输出端AL与逆变器主电路2b的下桥臂输入端AL相连，所述第二逆变器驱动电路模块2c输出端BH与逆变器主电路2b的上桥臂输入端BH相连，输出端BH与逆变器主电路2b的下桥臂输入端BL相连；其中，所述高频逆变器单元2驱动端AH和BL接收所述信号控制模块5传输过来的两束相位相差180°、占空比为40～45％左右的PWM信号，两束PWM信号分别进入所述高频逆变器驱动电路中的芯片IR1、IR2的输入端口，驱使芯片输出逆变器主电路2b两上桥臂和两下桥臂的驱动信号，其中在芯片IR1、IR2和逆变器主电路2b之间加入推挽输出模块，以便于提高驱动逆变器主电路2b的能力，所述推挽输出模块由图腾柱结构与自举电路结合而成，所述图腾柱结构采用常规图腾柱电路结构，并无改动，所述图腾柱结构包括NPN型三极管T1、T2、T5、T6和PNP型三极管T3、T4、T7、T8，所述第一逆变器驱动电路模块2a的图腾柱电路中，NPN型三极管T1的发射极与PNP型三极管T3的集电极和驱动电阻的R6的一端相连，所述驱动电阻R6的另一端与逆变器主电路2b的上桥臂输入端AH相连，所述PNP型三极管T3的发射极与逆变器主电路2b的EA相连，所述NPN型三极管T1与PNP型三极管T3的基极和芯片IR1的HO端口相连，所述NPN型三极管T6的发射极与PNP型三极管T7的集电极和驱动电阻R9的一端相连，集电极与电源相连，所述驱动电阻R9的另一端与逆变器主电路2b的下桥臂输入端AL相连，所述PNP型三极管T7的发射极接地，所述NPN型三极管T6与PNP型三极管T7的基极和芯片IR1的LO端口相连，，所述第二逆变器驱动电路模块2c的图腾柱电路中，NPN型三极管T2的发射极与PNP型三极管T4的集电极和驱动电阻的R8的一端相连，所述驱动电阻R8的另一端与逆变器主电路2b的上桥臂输入端BH相连，所述PNP型三极管T4的发射极与逆变器主电路2b的EB相连，所述NPN型三极管T2与PNP型三极管T4的基极和芯片IR2的HO端口相连，所述NPN型三极管T5的发射极与PNP型三极管T8的集电极和驱动电阻R12的一端相连，集电极与电源相连，所述驱动电阻R12的另一端与逆变器主电路2b的下桥臂输入端BL相连，所述PNP型三极管T8的发射极接地，所述NPN型三极管T5与PNP型三极管T8的基极和芯片IR2的LO端口相连，所述第一逆变器驱动电路模块2a的自举电路由二极管D7、电阻R7、电容C5组成，所述二极管D7的正极与电源相连，负极与电阻R7的一端相连，所述电阻R7的另一端与T1的集电极和电容C5的正极相连，所述电容C5的负极与输出端EA相连，所述第二逆变器驱动电路模块2c的自举电路由二极管D8、电阻R10、电容C4组成，所述二极管D8的正极与电源相连，负极与电阻R10的一端相连，所述电阻R10的另一端与T2的集电极和电容C4的正极相连，所述电容C4的负极与输出端EB相连。
参见图2，在逆变器主电路的开关管附近加入RCD限幅钳位电路(图2b中缓冲电容CBB2、缓冲二极管D3、缓冲电阻R1构成开关管Q1的RCD限幅钳位电路，缓冲电容CBB1、缓冲二极管D2、缓冲电阻R2构成开关管Q2的RCD限幅钳位电路，缓冲电容CBB2、缓冲二极管D5、缓冲电阻R4构成开关管Q3的RCD限幅钳位电路，缓冲电容CBB4、缓冲二极管D4、缓冲电阻R3构成开关管Q4的RCD限幅钳位电路)，所述开关管Q1的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB2一端与功率电源单元1和开关管Q1正极相连，另一端与缓冲二极管D3正极和缓冲电阻R1的一端相连，所述缓冲二极管D3负极与开关管Q1负极相连，所述缓冲电阻R1另一端接地；所述开关管Q2的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB1一端与功率电源单元1和开关管Q2正极相连，另一端与缓冲二极管D2正极和缓冲电阻R2的一端相连，所述缓冲二极管D2负极与开关管Q2负极相连，所述缓冲电阻R2另一端接地，所述开关管Q3的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB3一端接地，另一端与缓冲二极管D5负极和缓冲电阻R5一端相连，所述缓冲二极管D5正极与开关管Q3正极相连，所述缓冲电阻R5另一端与功率电源单元1相连；所述开关管Q4的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB4一端接地，另一端与缓冲二极管D4负极和缓冲电阻R3一端相连，所述缓冲二极管D4正极与开关管Q4正极相连，所述缓冲电阻R3另一端与功率电源单元1相连，所述RCD限幅钳位电路起到有抑制浪涌、钳位限幅和保护开关管Q1、Q2、Q3和Q4的作用。
参见图3，所述电流放大谐振电路单元3由并联电容C1、串联电容C2、多层感应线圈单元4的多层空心线圈L构成。所述多层空心线圈L由利兹线在水冷降温装置中心的空心圆柱外壁上密绕多圈多层而成。所述多层空心线圈L电感约为14μH,通60A的电流会产生磁感应强度约为10.2mT的磁场。所述多层空心线圈L的一端与并联电容C1的一端连接，所述多层空心线圈L的第二端与并联电容C1的第二端连接，构成LC并联谐振电路，所述多层空心线圈L一端与串联电容C2的第二端连接构成LC串联谐振电路，所述串联电容C2的第一端与高频逆变器电路单元2的EA端相连，所述并联电容的第二端与高频逆变器电路单元2的EB端相连；对于所述电流放大谐振单元3，当外加的交变电流的频率与谐振电路的自身谐振频率相当时，电路发生谐振，从而使多层空心线圈L上的电流比与串联电容上C2的电流(外加交变电流大小)大两倍。所述电流放大谐振电路单元3整体继承了串并联谐振电路的优点，可使得线圈上的电流比总电流大，并且能耗更低，更适用于交变磁场发生装置。
参见图4，所述感应线圈水冷降温装置7由自主设计的3D打印套件组装而成。所述感应线圈水冷降温装置7的中心可放置装有磁性纳米粒子以及实验对象(线虫、小白鼠等)的实验装置，所述感应线圈水冷降温装置7的隔温层7a用来阻隔多层空心线圈L产生的热量，尽量减少多层空心线圈L产生的热量对于中心实验装置带来的温度的影响，所述感应线圈水冷降温装置7的线圈内侧绕壁7c外侧用以利兹线的多圈多层密绕的固定形成多层空心线圈L，所述感应线圈水冷降温装置7的线圈7b引出口用以引出多层空心线圈L的两端，所述感应线圈水冷降温装置7的入水口7d和出水口7e通过橡胶管与水泵相连，通过水流带走多层空心线圈L在工作时产生的热量，使得装置中心的实验装置以及线圈温度维持在室温左右。
参见图5，信号控制电路模块8和和所述的基于PC端6的闭环主控程序构成信号控制单元5。所述信号控制电路模块8主要由STM32和DDS芯片AD9854构成，所述的闭环主控程序基于LabVIEW软件编写构成，所述信号控制电路模块8和所述基于PC端6的闭环主控程序通过串口通信实现数据交换，以传输每个扫描周期内的频率控制模式。所述信号控制电路模块8输出给高频逆变器单元2的信号是基于PC端6的闭环主控程序进行频率调整后的正弦信号，从而实现在PC端6调控所述高频逆变器中的信号的频率的功能。所述基于PC端6的闭环主控程序通过串口和所述功率电源单元1进行通信，实现对所述功率电源单元1的输出信号的调控。
所述用于细胞磁热遗传学研究的高频磁热装置具体工作原理为：PC端6的LabVIEW程序控制所述功率电源单元1的输出，同时把采集到的功率电源单元1实际的输出状态作为反馈，将反馈的数据进行数据处理(PID控制)后，输出信号控制命令给信号控制单元5。信号控制单元接5收到PC端6上发送的信号控制命令后将会调节输出给高频逆变器单元2的PWM信号的频率从而控制高频逆变器单元2的输出，同时把通过信号控制单元5中STM32芯片内部的ADC模块采集线圈到的电流放大谐振单元3的谐振电压(由于频率和电压太高，这里通过分压整流直流信号采集)传输到PC端6为PID控制提供参考。高频逆变器单元2接收信号控制单元5输出的控制信号后，把功率电源单元1输出的直流量转变为与控制信号单元5频率相当的交流量，然后驱使与控制信号单元5频率相当的电流放大谐振模块3工作，从而使通过线圈的交流电能转变为所需的磁能，产生交变磁场。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应该视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.用于细胞离子通道激活的高频磁热装置，包括依次连接的功率电源单元(1)、高频逆变器单元(2)、电流放大谐振单元(3)、多层感应线圈单元(4)以及信号控制单元(5)；所述的功率电源单元(1)为高频逆变器主电路提供能量，所述高频逆变器单元(2)将直流输入信号转换为高频交流信号，并将信号输出至电流放大谐振单元(3)，所述电流放大谐振单元(3)将输入的交变电流信号放大2倍，并将信号输出至多层感应线圈单元(4)以及信号控制单元(5)，所述多层感应线圈单元(4)将交变电流信号通过高频谐振转换为磁场信号，所述信号控制单元(5)扫描驱动频率，通过LabVIEW软件编程实现输出反馈控制信号至高频逆变器单元(2)；
所述的功率电源单元(1)包括一台商用数控直流电源，商用数控直流电源的输出端通过电感(软启动，保护电路)与高频逆变器单元(2)的供电端VCC相连；
所述高频逆变器单元(2)包括第一逆变器驱动电路模块(2a)、第二逆变器驱动电路模块(2c)以及逆变器主电路模块(2b)；所述第一逆变器驱动电路模块(2a)由IR2113型的芯片IR1与图腾柱结构结合设计而成,所述第二逆变器驱动电路模块(2c)由IR2113型的芯片IR2与图腾柱结构结合设计而成,所述第一逆变器驱动电路模块(2a)和第二逆变器驱动电路模块(2c)关于逆变器主电路模块(2b)对称，对称的部分功能相同；所述第一逆变器驱动电路模块(2a)中的芯片IR1的输入端与信号控制电路模块(8)的输出端相连，所述第二逆变器驱动电路模块(2c)中的芯片IR2的输入端与信号控制电路模块(8)的输出端相连；
所述图腾柱结构包括NPN型三极管T1、T2、T5、T6和PNP型三极管T3、T4、T7、T8，所述NPN型三极管T1的发射极与PNP型三极管T3的集电极相连，所述NPN型三极管T6的发射极与PNP型三极管T7的集电极相连，所述NPN型三极管T2的发射极与PNP型三极管T4的集电极相连，所述NPN型三极管T5的发射极与PNP型三极管T8的集电极相连，所述NPN型三极管T1和PNP型三极管T3的基极与芯片IR1的HO端相连，所述NPN型三极管T6和PNP型三极管T7的基极与芯片IR1的LO端相连，所述NPN型三极管T2和PNP型三极管T4的基极与芯片IR2的HO端相连，所述NPN型三极管T5和PNP型三极管T8的基极与芯片IR2的LO端相连；
所述第一逆变器驱动电路模块(2a)输出端AH与逆变器主电路模块(2b)的上桥臂输入端AH相连，输出端AL与逆变器主电路模块(2b)的下桥臂输入端AL相连，输出端EA与逆变器主电路模块(2b)的EA相连；
所述逆变器驱动电路B模块(2c)输出端BH与逆变器主电路模块(2b)的上桥臂输入端BH相连，输出端BL与逆变器主电路模块(2b)的下桥臂输入端BL相连,输出端EB与逆变器主电路模块(2b)的EB相连；
所述逆变器主电路模块(2b)是由全桥逆变电路与四组缓冲吸收电路结合设计而成，所述AH和BL分别是全桥逆变电路上下桥臂控制信号的输入端口，AL和BH分别是全桥逆变电路上下桥臂控制信号的输出端口，所述四组缓冲吸收电路一端与功率电源单元相连，另一端连入逆变器主电路模块(2b)的EA或EB与开关管之间，所述功率电源单元(1)包括一台商用数控直流电源，所述缓冲吸收电路由缓冲电容、缓冲电阻、缓冲二极管串联并接地；
所述的电流放大谐振电路单元(3)由多层空心线圈以及并联电容、串联电容构成；所述多层空心线圈单元(4)的一端与并联电容的一端连接，所述多层空心线圈单元(4)的第二端与并联电容的第二端连接，构成LC并联谐振电路，所述多层空心线圈一端与串联电容的第二端连接构成LC串联谐振电路，所述串联电容的第一端与高频逆变器单元(2)的EA端相连，所述并联电容的第二端与高频逆变器单元(2)的EB端相连；
所述的多层感应线圈单元(4)由多层空心线圈以及水冷降温装置构成，其中：多层空心线圈由利兹线在水冷降温装置中心的空心圆柱外壁上密绕多圈多层而成，水冷降温装置为自主设计的3D打印出的尼龙结构，其入水口和出水口通过橡胶管与水泵相连；
所述的信号控制电路模块(8)和PC端(6)的闭环主控程序构成整体的信号控制单元(5)；所述信号控制电路模块(8)由STM32和DDS芯片AD9854构成，所述的闭环主控程序基于PC端(6)的LabVIEW软件编写构成；所述信号控制电路模块(8)和PC端(6)的闭环主控程序通过串口进行通信。
2.如权利要求1所述的用于细胞离子通道激活的高频磁热装置，其特征在于：所述高频逆变器单元(2)由逆变器驱动电路以及逆变器主电路组成；所述逆变器驱动电路由两片IR2113型芯片IR1、IR2与图腾柱结构结合设计而成,分为对称的第一逆变器驱动电路模块(2a)和第二逆变器驱动电路模块(2c)；所述第一逆变器驱动电路模块(2a)中的芯片IR1和第二逆变器驱动电路模块(2c)中的芯片IR2的输入端都与信号控制单元(5)的输出端相连，所述第一逆变器驱动电路模块(2a)输出端AH与逆变器主电路(2b)的上桥臂输入端AH相连，输出端AL与逆变器主电路(2b)的下桥臂输入端AL相连，所述第二逆变器驱动电路模块(2c)输出端BH与逆变器主电路(2b)的上桥臂输入端BH相连，输出端BH与逆变器主电路(2b)的下桥臂输入端BL相连；其中，所述高频逆变器单元(2)驱动端AH和BL接收所述信号控制模块(5)传输过来的两束相位相差180°、占空比为40～45％左右的PWM信号，两束PWM信号分别进入所述高频逆变器驱动电路中的芯片IR1、IR2的输入端口，驱使芯片输出逆变器主电路(2b)两上桥臂和两下桥臂的驱动信号，其中在芯片IR1、IR2和逆变器主电路(2b)之间加入推挽输出模块，以便于提高驱动逆变器主电路(2b)的能力，所述推挽输出模块由图腾柱结构与自举电路结合而成，所述图腾柱结构采用常规图腾柱电路结构，并无改动，所述图腾柱结构包括NPN型三极管T1、T2、T5、T6和PNP型三极管T3、T4、T7、T8，所述第一逆变器驱动电路模块(2a)的图腾柱电路中，NPN型三极管T1的发射极与PNP型三极管T3的集电极和驱动电阻的R6的一端相连，所述驱动电阻R6的另一端与逆变器主电路(2b)的上桥臂输入端AH相连，所述PNP型三极管T3的发射极与逆变器主电路(2b)的EA相连，所述NPN型三极管T1与PNP型三极管T3的基极和芯片IR1的HO端口相连，所述NPN型三极管T6的发射极与PNP型三极管T7的集电极和驱动电阻R9的一端相连，集电极与电源相连，所述驱动电阻R9的另一端与逆变器主电路(2b)的下桥臂输入端AL相连，所述PNP型三极管T7的发射极接地，所述NPN型三极管T6与PNP型三极管T7的基极和芯片IR1的LO端口相连，所述第二逆变器驱动电路模块(2c)的图腾柱电路中，NPN型三极管T2的发射极与PNP型三极管T4的集电极和驱动电阻的R8的一端相连，所述驱动电阻R8的另一端与逆变器主电路(2b)的上桥臂输入端BH相连，所述PNP型三极管T4的发射极与逆变器主电路(2b)的EB相连，所述NPN型三极管T2与PNP型三极管T4的基极和芯片IR2的HO端口相连，所述NPN型三极管T5的发射极与PNP型三极管T8的集电极和驱动电阻R12的一端相连，集电极与电源相连，所述驱动电阻R12的另一端与逆变器主电路(2b)的下桥臂输入端BL相连，所述PNP型三极管T8的发射极接地，所述NPN型三极管T5与PNP型三极管T8的基极和芯片IR2的LO端口相连，所述第一逆变器驱动电路模块(2a)的自举电路由二极管D7、电阻R7、电容C5组成，所述二极管D7的正极与电源相连，负极与电阻R7的一端相连，所述电阻R7的另一端与T1的集电极和电容C5的正极相连，所述电容C5的负极与输出端EA相连，所述第二逆变器驱动电路模块(2c)的自举电路由二极管D8、电阻R10、电容C4组成，所述二极管D8的正极与电源相连，负极与电阻R10的一端相连，所述电阻R10的另一端与T2的集电极和电容C4的正极相连，所述电容C4的负极与输出端EB相连。
3.如权利要求2所述的用于细胞离子通道激活的高频磁热装置，其特征在于：在逆变器主电路的开关管附近加入RCD限幅钳位电路，缓冲电容CBB2、缓冲二极管D3、缓冲电阻R1构成开关管Q1的RCD限幅钳位电路，缓冲电容CBB1、缓冲二极管D2、缓冲电阻R2构成开关管Q2的RCD限幅钳位电路，缓冲电容CBB2、缓冲二极管D5、缓冲电阻R4构成开关管Q3的RCD限幅钳位电路，缓冲电容CBB4、缓冲二极管D4、缓冲电阻R3构成开关管Q4的RCD限幅钳位电路；所述开关管Q1的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB2一端与功率电源单元(1)和开关管Q1正极相连，另一端与缓冲二极管D3正极和缓冲电阻R1的一端相连，所述缓冲二极管D3负极与开关管Q1负极相连，所述缓冲电阻R1另一端接地；所述开关管Q2的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB1一端与功率电源单元(1)和开关管Q2正极相连，另一端与缓冲二极管D2正极和缓冲电阻R2的一端相连，所述缓冲二极管D2负极与开关管Q2负极相连，所述缓冲电阻R2另一端接地，所述开关管Q3的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB3一端接地，另一端与缓冲二极管D5负极和缓冲电阻R5一端相连，所述缓冲二极管D5正极与开关管Q3正极相连，所述缓冲电阻R5另一端与功率电源单元(1)相连；所述开关管Q4的RCD限幅钳位电路缓冲电容CBB4一端接地，另一端与缓冲二极管D4负极和缓冲电阻R3一端相连，所述缓冲二极管D4正极与开关管Q4正极相连，所述缓冲电阻R3另一端与功率电源单元(1)相连，所述RCD限幅钳位电路起到有抑制浪涌、钳位限幅和保护开关管Q1、Q2、Q3和Q4的作用。
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李鹏等: "一种电磁超声检测用脉冲激励电源的研制", 《电测与仪表》 *

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