CN114337350B - 一种驱动装置和医疗设备 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例公开了一种驱动装置和医疗设备。所述装置包括：激励电路、互感单元和驱动单元，其中，激励电路为互感单元提供激励电流；互感单元用于感应激励电流，并提供多个与激励电流对应的脉冲信号和/或隔离电源；驱动单元输出与多个脉冲信号对应的多个目标驱动信号，多个目标驱动信号用于驱动脉冲调制器。本说明书通过互感单元的电磁感应作用，同时提供隔离电源和/或脉冲信号，从而实现高压侧和低压侧的隔离，降低高压输出对于驱动装置的低压侧信号的影响，进而提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
Description
技术领域
本说明书涉及电子驱动领域，特别涉及一种用于驱动脉冲调制器的驱动装置和医疗设备。
背景技术
在电子加速系统中往往通过脉冲调制器输出脉冲，以利用脉冲进行信号处理。例如，放疗设备利用脉冲调制器输出脉冲，驱动微波功率源(如磁控管或速调管等)，使得微波功率源产生特定频率的微波电场，以加速电子输出X射线。
然而，脉冲调制器输出的脉冲的电压较高，在利用驱动装置驱动脉冲调制器时，驱动装置的低压驱动部分容易受到高压输出的干扰，导致驱动装置的工作可靠性低，脉冲调制器容易产生故障，严重时会导致对电子加速系统造成破坏。
因此，有必要提出一种能够提高工作可靠性的驱动装置。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种驱动装置。该装置包括：激励电路、互感单元和驱动单元，其中，激励电路为互感单元提供激励电流；互感单元用于感应激励电流，并提供多个与激励电流对应的脉冲信号和/或隔离电源；驱动单元输出与多个脉冲信号对应的多个目标驱动信号，多个目标驱动信号用于驱动脉冲调制器。
本说明书实施例通过互感单元的电磁感应作用同时提供隔离电源和/或脉冲信号，从而实现高压侧和低压侧的隔离，降低高压输出对于驱动装置的低压侧信号(如，激励电流)的影响，进而提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
并且，通过激励电路为互感单元提供一个激励电流，产生多个脉冲信号和/或多个隔离电源进行感应驱动的方式，可以从源头上减少多个目标驱动信号之间的差异，降低驱动受到的干扰，进一步提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
在一些实施例中，激励电流包括第一激励电流和第二激励电流，互感单元包括第一互感组件和第二互感组件，其中，第一互感组件用于感应第一激励电流并输出多个与第一激励电流对应的脉冲信号，第二互感组件用于感应第二激励电流并提供多个与第二激励电流对应的隔离电源。
在一些实施例中，激励电路包括至少一个输出回路，第一互感组件和第二互感组件均包括一个或多个互感器；互感单元设置在具有通孔的电路板上，互感器的感应端环绕通孔布置，输出回路穿过通孔并为互感器提供激励电流。
在一些实施例中，互感器包括串联的第一空心感应线圈和第二空心感应线圈，第一空心感应线圈与第二空心感应线圈层叠设置，第一空心感应线圈和第二空心感应线圈之间设置绝缘层，第一空心感应线圈和第二空心感应线圈的位置与通孔对应。
在一些实施例中，输出回路穿过通孔，通孔的周壁与输出回路的轴线之间间隔预设感应距离。
在一些实施例中，驱动装置还包括控制电路，控制电路的输出端与激励电路的输入端连接，控制电路接收来自激励电路的第一反馈信号和来自脉冲调制器的第二反馈信号，并根据第一反馈信号和第二反馈信号控制激励电路输出的激励电流。
在一些实施例中，互感单元还包括一个或多个放大处理电路，放大处理电路的输入端与第一互感组件连接，放大处理电路的输出端与驱动单元连接，放大处理电路用于输出与脉冲信号对应的目标脉冲信号。
在一些实施例中，互感单元还包括一个或多个偏压电路，偏压电路的输入端与第二互感组件连接，偏压电路的输出端与驱动单元连接，偏压电路用于提供与隔离电源对应的正负偏压电源。
在一些实施例中，激励电路、互感单元和驱动单元设置在盒体内，盒体内填充有绝缘气体。
本说明书实施例之一提供一种医疗设备。该设备包括：脉冲调制器和上述的驱动装置，其中，驱动装置与脉冲调制器连接，驱动装置用于输出目标驱动信号，脉冲调制器根据目标驱动信号输出脉冲。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的医疗设备的结构示意图；
图2是根据本说明书一些实施例所示的脉冲调制器的结构示意图；
图3是根据本说明书一些实施例所示的驱动装置的结构示意图；
图4是根据本说明书一些实施例所示的互感器的结构示意图；
图5是根据本说明书一些实施例所示的第二互感组件和输出回路的结构示意图；
图6A是根据本说明书一些实施例所示的平面空心互感器的结构示意图；
图6B为根据本说明书一些实施例所示的通孔的结构示意图；
图7是根据本说明书一些实施例所示的偏压电路的结构示意图；
图8是根据本说明书一些实施例所示的放大处理电路与第一互感组件的连接结构示意图；
图9是根据本说明书一些实施例所示的驱动装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本说明书一个或多个实施例的驱动装置可以提供多个驱动信号，以便应用于各种需要驱动功率器件的场景，如可以为脉冲调制器的充放电单元中的开关器件提供多个驱动信号以使脉冲调制器输出对应的脉冲，又如可以利用输出的驱动信号驱动多个电机运行。在一些实施例中，驱动装置不仅仅可以应用于电子加速系统，还可以应用于其他需要驱动的系统(如，电力控制系统、通信系统等设置有多个功率器件的系统)。在一些实施例中，在驱动装置为一个的情况下，驱动装置可以为一个或多个脉冲调制器分别提供与每个充放电单元对应的驱动信号。在一些实施例中，在驱动装置为多个的情况下，每个驱动装置可以单独为一个脉冲调制器提供与每个充放电单元对应的驱动信号，驱动装置的数量可以根据需求进行选择。
在一些实施例中，驱动装置可以包括控制器和驱动单元，驱动单元可以根据控制器发出的控制信号，向脉冲调制器输出驱动信号，以控制脉冲调制器输出脉冲。然而，驱动装置内的信号(如，控制信号)容易受到脉冲调制器高压输出的影响，如数万伏的高压脉冲，导致驱动装置的工作可靠性低，脉冲调制器容易产生故障，严重时会导致对脉冲调制器所在的电子加速系统造成破坏。
本说明书实施例提供的驱动装置，包括：激励电路、互感单元和驱动单元。其中，互感单元可以感应激励电路提供的激励电流，输出多个与激励电流对应的脉冲信号和/或隔离电源。在隔离电源的供电下，驱动单元输出与多个脉冲信号对应的多个目标驱动信号，以驱动脉冲调制器。如此，通过互感单元的电磁感应作用同时提供隔离电源和/或脉冲信号，从而实现高压侧和低压侧的隔离，降低高压输出对于驱动装置的低压侧信号(如，激励电流)的影响，进而提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
并且，通过激励电路为互感单元提供一个激励电流，产生多个脉冲信号和/或多个隔离电源进行感应驱动的方式，可以从源头上减少多个目标驱动信号之间的差异，降低驱动受到的干扰，进一步提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
图1是根据本说明书一些实施例所示的医疗设备的结构示意图。
在一些实施例中，如图1所示，医疗设备10包括：脉冲调制器200和驱动装置100。其中，驱动装置100与脉冲调制器200连接，驱动装置100用于输出目标驱动信号，脉冲调制器200根据目标驱动信号输出脉冲。
驱动装置100是驱动功率器件的装置，其可以用于发出驱动信号控制功率器件的导通和关断。在一些实施例中，驱动装置100可以向脉冲调制器200输出多个驱动信号(如，目标驱动信号等)，以控制脉冲调制器200中的多个功率器件(如，充放电单元中的开关件等)。驱动装置100的具体实现方式，可以参考下述图3-图8中的相关描述，此处不再赘述。
脉冲调制器200是输出参数(如，频率、幅度、宽度、相位等)可调的脉冲的电子设备。在一些实施例中，脉冲调制器200可以为线型调制器(如，脉冲形成网络)或固态调制器(如脉冲变压器感应叠加方案、MARX电路型和LTD电路型等)。在一些实施例中，脉冲调制器200可以输出脉冲，该脉冲可以用于控制微波系统中的器件。例如，脉冲调制器200输出的脉冲可以驱动微波功率源(如，磁控管或速调管等)，使得微波功率源产生特定频率的微波电场，能够将电子加速到高能，得到具有一定能量、流强和直径的束流，最后打靶产生高能X射线。下面以MARX脉冲调制器为例，详细说明脉冲调制器200的具体实现方式。
图2是根据本说明书一些实施例所示的脉冲调制器的结构示意图。
在一些实施例中，脉冲调制器可以为马克思发生器(即，MARX电路型脉冲调制器)。进一步地，在一些实施例中，如图2所示，脉冲调制器200包括多个充放电单元210，充放电单元210接收目标驱动信号。充放电单元210为可以切换充电状态和放电状态的电路单元。在一些实施例中，充放电单元210可以在充电状态下存储电能，在放电状态下释放电能，通过切换充电状态和放电状态的方式实现升压，从而输出脉冲。
在一些实施例中，每个充放电单元包括电容、二极管、充电开关和放电开关。其中，充电开关和放电开关可以为固态功率半导体器件，如绝缘栅双极型晶体管IGBT或场效应晶体管MOSFET。
在以图2为例的n个充放电单元210中，第i个充放电单元210可以包括电容Ci、二极管Di、充电开关SCi和放电开关SDi。二极管Di设置在电容Ci的第二端与电容Ci-1的第二端之间，充电开关SCi设置在电容Ci的第一端和电容Ci+1的第一端之间，放电开关SDi设置在电容Ci的第二端和电容Ci+1的第一端之间，i为大于等于2的小于n的正整数。
在一些实施例中，在所有充电开关闭合且所有放电开关断开时，所有充放电单元的电容并联充电，充放电单元处于充电状态。在以图2为例的n个充放电单元210中，当所有充电开关闭合且所有放电开关断开时，电容C1至电容Cn并联，电源DC以及二极管D1至二极管Dn构成充电回路，为电容C1至电容Cn进行充电。当所有放电开关闭合且所有充电开关断开时，电容C1至电容Cn串联，电容C1至电容Cn的电压相互叠加后实现升压，为负载提供脉冲，此时充放电单元210处于放电状态。其中，负载可以为磁控管或速调管等微波功率源。
在一些实施例中，每个充电开关和放电开关各自控制一个二极管的接入，该二极管用于将该充放电单元中的电容与其他充放电单元的电容连接，或与其他元器件连接。示例性的，如图2所示，在充电开关SCi在导通时，与该充电开关SCi并联的二极管未接入电路，在充电开关SCi在关断时，与该充电开关SCi并联的二极管接入电路。
在本说明书实施例中，相较于直接串联功率半导体器件的脉冲调制器200，MARX电路型脉冲调制器200的每个充放电单元是独立的，不存在功率半导体器件串联的均压问题，从而可以提高各个器件的可靠性。
在一些实施例中，充放电单元可以根据目标驱动信号执行充放电状态的切换，从而输出与目标驱动信号对应的脉冲。在一些实施例中，目标驱动信号可以包括充电驱动信号和放电驱动信号，充放电单元可以根据充电驱动信号控制充电开关导通或关断，还可以根据放电驱动信号控制放电开关导通或关断。目标驱动信号的具体实现方式，可以参考下述驱动单元的相关内容，此处不再赘述。
在一些实施例中，多个充放电单元可以设置在不同的电路板上，一个电路板上可以设置一个或多个充放电单元。相对应的，一个充放电单元所对应的驱动装置100中的元器件，也可以设置在该充放电单元所在的电路板上。驱动装置100中的元器件的具体设置方式，可以参考下述图6A的相关内容，此处不再赘述。
在一些实施例中，上述医疗设备10可以运用于放射治疗设备-医用电子加速系统中。其中，放射治疗设备-医用电子加速系统还可以包括磁控管、波导和加速管，脉冲调制器200输出的脉冲可以通过波导控制磁控管或加速管，使得放射治疗设备-医用电子加速系统可以输出对应的放射信号(如，X射线、α射线、β射线等)。在一些实施例中，脉冲调制器200还可以运用于磁共振(MRI)系统和直线加速器(Linac)组成的放疗设备(即MR Linac)。在一些实施例中，MR Linac可以在利用脉冲和外加磁场输出放射信号之后，再通过探测器检测待测物反射的信号，从而输出与反射的信号对应的图像。
需要说明的是，驱动装置100不仅仅可以应用于电子加速系统以驱动脉冲调制器200，还可以应用于其他需要驱动功率器件的系统。例如，驱动装置100可以应用于电力控制系统，输出多个驱动信号控制多个开关器件，如晶闸管、IGBT或MOSFET等，以实现电力控制系统的启停。再例如，驱动装置100可以应用于通信系统，输出多个驱动信号控制多个功率器件，如光发射机、控制开关等，以实现通信系统的数据传输。
图3是根据本说明书一些实施例所示的驱动装置的结构示意图。
在一些实施例中，如图3所示，驱动装置可以包括：激励电路110、互感单元120和驱动单元130。其中，激励电路110为互感单元120提供激励电流，互感单元120用于感应激励电流，并提供多个与激励电流对应的脉冲信号和隔离电源，驱动单元130输出与多个脉冲信号对应的多个目标驱动信号，多个目标驱动信号用于驱动脉冲调制器。
在本说明书实施例中，通过互感单元的电磁感应作用同时提供隔离电源和/或脉冲信号，从而实现高压侧和低压侧的隔离，降低高压输出对于驱动装置的低压侧信号(如，激励电流)的影响，进而提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
激励电路为输出推动其他电路工作的电压和电流的电路结构。在一些实施例中，激励电路可以为H桥电路、半桥电路、推挽电路或反激电路等，本说明书对此不作具体限定。在一些实施例中，激励电路可以通过电能变换输出激励电流。激励电流可以推动互感单元的工作。在一些实施例中，激励电流可以为电能参数(如电流、频率等)发生变化的信号，使得激励电流所在的回路产生的磁通量发生变化，以便互感单元利用电磁感应进行工作。
在一些实施例中，激励电流可以包括第一激励电流和第二激励电流。示例性的，第一激励电流可以为脉冲电流，通过调节脉冲电流的宽度，从而调节互感单元输出的脉冲信号。示例性的，第二激励电流可以为方波，通过调整方波的占空比，从而调节互感单元提供的隔离电源的电压大小。需要说明的是，激励电流还可以包括第三激励电流、第四激励电流等，本说明书对激励电流的数量不作具体限定。
在一些实施例中，激励电路的输出端可以与互感单元的感应端对应设置，以便互感单元根据电磁感应原理进行工作。在一些实施例中，激励电路可以包括至少一个输出回路，输出回路为互感单元的互感端提供所述激励电流。例如，激励电路的输出回路穿过互感单元的感应端，使得互感单元的感应端可以根据电磁感应原理，得到与激励电流对应的感应电能(如脉冲信号和/或隔离电源等)。激励电路的输出端的具体实现方式可以参考下述图5或图8中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，激励电路的输入端可以与直流电源连接，通过激励电路的电能变换输出激励电流。例如，激励电路为H桥电路，可以通过多个开关件的导通和关断实现电能换向，从而将直流电源提供的直流信号变换为交流信号，实现电能变换。在一些实施例中，激励电路的输入端可以与控制电路连接，接收来自控制电路的控制信号，使得激励电路可以输出与控制信号对应的激励电流。例如，在激励电流为脉冲电流时，激励电路可以根据控制信号调整脉冲电流的宽度。激励电路的输入端的具体实现方式可以参考下述图8中的相关描述，此处不再赘述。
互感单元为利用电磁感应实现电能变换的电路结构。在一些实施例中，互感单元可以在两侧电路(如高压侧电路、低压侧电路)不接触的情况下，利用电磁感应传输电能(如脉冲信号、隔离电源等)，避免低压侧电路受到高压侧电路的影响，实现高低压的隔离。在一些实施例中，互感单元的感应端可以感应到激励电流，并输出多个与激励电流对应的脉冲信号和/或隔离电源，实现激励电路与脉冲信号、隔离电源的隔离。需要说明的是，互感单元可以仅输出与激励电流对应的脉冲信号，或者仅输出与激励电流对应的隔离电源，也可以同时输出脉冲信号和隔离电源。在一些实施例中，互感单元可以包括多个互感器，通过每个互感器感应由变化的激励电流导致的磁通量变化，输出与激励电流对应的电能(如，脉冲信号、隔离电源等)，从而实现电能变换。
互感器是用于变流变压和电气隔离的元器件。在一些实施例中，互感器可以包括感应线圈，感应线圈可以在其环绕区域的磁通量发生变化时产生电能。感应线圈可以与环绕区域内的线路(如，激励电路的输出回路)互不接触，实现电气隔离。在一些实施例中，激励电路的输出回路可以穿过多个互感器的感应线圈，以使多个互感器产生与激励电流对应的电能。
在一些实施例中，互感器可以包括金属环，金属环可以设置在感应线圈内，激励电路的输出回路可以穿过该金属环，从而增加互感器的电磁感应强度。在一些实施例中，金属环可以为环形磁芯或环形铁芯。
在一些实施例中，互感器也可以不设置金属环，即互感器为空心互感器，仅包括空心感应线圈，激励电路的输出回路可以穿过空心感应线圈。在一些实施例中，若驱动装置应用于无磁设备(如，磁共振系统以及直线加速器整合的放疗设备等)，则互感器可以不设置金属环，是否在互感器中设置金属环，可以根据驱动装置的具体应用场景进行设定。
在一些实施例中，互感器可以包括串联的第一空心感应线圈和第二空心感应线圈，第一空心感应线圈与第二空心感应线圈层叠设置，第一空心感应线圈和第二空心感应线圈之间设置绝缘层，激励电路的输出回路可以穿过第一空心感应线圈和第二空心感应线圈。
在一些实施例中，第一空心感应线圈和第二空心感应线圈可以为未设置铁芯的感应线圈，串联的感应线圈可以基于电磁感应原理输出电流电压方向相同的电能。在一些实施例中，线圈的串联方式有多种，可以根据电流流向或电势高低进行连接，本说明书对此不作具体限定。需要说明的是，互感器还可以包括第三空心感应线圈、第四空心感应线圈等，本说明书不限定空心感应线圈的数量。
在一些实施例中，线圈的层叠设置可以为多个线圈主体不接触，一个线圈(如，第一空心感应线圈)的起始点的空间位置与另一个线圈(如，第二空心感应线圈)的终点的空间位置对应，且上述的一个线圈的终点的空间位置与上述的另一个线圈的起始点的空间位置对应，从而使得互感器具有更好的抗干扰性。在一些实施例中，层叠的设置方式有多种，可以将不同的感应线圈设置在不同电路板上并将不同的电路板层叠放置，也可以将不同的感应线圈设置在同一电路板的不同面实现层叠，本说明书对此不作具体限定。
在一些实施例中，绝缘层可以为电路板的绝缘板、绝缘气体、绝缘液体等，绝缘层的具体类型可以根据层叠的方式进行选择，本说明书对此不作具体限定。
在一些实施例中，互感器可以设置在具有通孔的电路板中，第一空心感应线圈和第二空心感应线圈的位置可以与电路板上的通孔对应。进一步地，第一空心感应线圈的多圈线匝和第二空心感应线圈的多圈线匝构成的环状结构可以环绕电路板上的通孔设置。下面提供一种示例性的互感器，详细说明第一空心感应线圈和第二空心感应线圈的具体实现方式。
图4是根据本说明书一些实施例所示的互感器的结构示意图。
在一些实施例中，如图4所示，互感器可以包括第一空心感应线圈410和第二空心感应线圈420。其中，第一空心感应线圈410的多圈线匝和第二空心感应线圈420的多圈线匝构成的环状结构，可以环绕电路板上的通孔430设置。第一空心感应线圈410的多圈线匝可以同时分布在电路板的第一层以及第二层(如图4所示的第1/2层PCB)之间，第二空心感应线圈420的多圈线匝可以同时分布在电路板的第三层以及第四层(如图4所示的第3/4层PCB)之间。不同层电路板可以具有相同或相似的形状，相互堆叠后可以实现将第一空心感应线圈410与第二空心感应线圈420层叠设置。如图4所示，第一空心感应线圈的第一端411的空间位置可以与第二空心感应线圈的第二端422的空间位置对应，第一空心感应线圈的第二端412的空间位置可以与第二空心感应线圈的第一端421的空间位置。在不同层电路板堆叠在一起后，第一空心感应线圈与第二空心感应线圈实现层叠排布，其各自在电路板上的投影可以重合或不重合。
在一些实施例中，第一空心感应线圈410与第二空心感应线圈420串联。如图4所示，第一空心感应线圈的第二端412与第二空心感应线圈的第二端422连接，使得感应线圈通过电磁感应产生的电流可以从第一空心感应线圈410流向第二空心感应线圈420，或从第二空心感应线圈420流向第一空心感应线圈410，实现第一空心感应线圈和第二空心线圈的串联。
在一些实施例中，如图4所示，第一空心感应线圈410与第二空心感应线圈420可以通过电路板中不同层之间的绝缘体进行绝缘。在一些实施例中，第一空心感应线圈410与第二空心感应线圈420还可以通过填充绝缘气体进行绝缘。绝缘气体的具体实现方式，可以参考下述绝缘气体的相关描述，此处不再赘述。
在本说明书实施例中，在互感器中多个感应线圈(如，第一空心感应线圈和第二空心感应线圈)层叠设置，可以使互感器的机构更加紧凑，实现小型化。再者，层叠设置还可以方便多个感应线圈在结构上实现互相绝缘。最后，在互感器中设置多个空心感应线圈，可以使得驱动装置无磁化，能够应用于磁共振系统(MRI)以及直线加速器(Linac)整合的放疗设备(MR Linac)中，减少磁共振系统与加速器系统的相互磁影响。
在一些实施例中，第一空心感应线圈和第二空心感应线圈可以为罗氏线圈。其中，罗氏线圈包括多圈线匝，每一圈线匝包括第一布线和第二布线。第一布线连接第二布线，第二布线连接下一圈线匝的第一布线；第二布线包括弯折部，多圈线匝的第二布线的弯折部组成的轨迹共圆。以上述图4所示的互感器为例，第一空心感应线圈可以包括第一布线413(如图4所示的第一空心感应线圈的实线部分)和第二布线414(如图4所示的第一空心感应线圈的虚线部分)，其中，第二布线414的弯折部组成的轨迹共圆(如图4所示的虚线圆形)。
在本说明书实施例中，通过设置不规则的布线(如，第一布线和第二布线)，不同的布线方式可以分散其他磁场的干扰，从而增强互感器的抗干扰性。
在一些实施例中，互感单元包括第一互感组件和第二互感组件。在一些实施例中，第一互感组件用于感应第一激励电流并输出多个与第一激励电流对应的脉冲信号。在一些实施例中，第二互感组件用于感应第二激励电流并提供多个与第二激励电流对应的隔离电源。
互感组件可以为互感单元中实现电能变换的工作组件。在一些实施例中，不同的互感组件之间的结构类似，可以根据互感组件实现的功能对多个互感组件进行划分。示例性的，与第一激励电流对应的第一互感组件，其可以用于输出脉冲信号，与第二激励电流对应的第二互感组件，其可以用于提供隔离电源。
在一些实施例中，脉冲信号可以用于控制驱动单元中的驱动器提供目标驱动信号。在一些实施例中，隔离电源可以为电压值稳定的电源。示例性的，隔离电源可以为电压值为10V、20V、25V的电源，本说明书对于隔离电源具体电压值不作限定。在一些实施例中，隔离电源可以用于为驱动单元中的驱动器提供电能，以便驱动器提供目标驱动信号。在本说明书实施例中，隔离电源是由互感单元根据电磁感应原理产生的电源，属于高压侧的电能，相较于低压侧提供电源的方式，本说明书实施例中的隔离电源可以避免高压侧和低压侧的接触。
在一些实施例中，第一互感组件和第二互感组件均包括一个或多个互感器。在一些实施例中，第一互感组件中的一个互感器和第二互感组件中的一个互感器，可以分别提供一个脉冲信号和一个隔离电源，以控制驱动单元中的一个驱动器输出一个目标驱动信号。驱动单元的具体实现方式，可以参考下述图9中的相关内容，此处不再赘述。
在一些实施例中，激励电路的输出回路可以为同一互感组件内的不同互感器提供相同的激励电流。在一些实施例中，激励电路的一个输出回路可以穿过多个互感器的感应线圈，通过激励电流的变化使得感应线圈内的磁通量发生变化，从而为多个互感器提供同一个激励电流。互感器进行感应的具体实现方式，可以参考上述图4中的相关描述，此处不再赘述。下面提供一种示例性的第二互感组件和输出回路的相对设置方式，详细说明互感组件的具体实现方式。
图5是根据本说明书一些实施例所示的第二互感组件和输出回路的结构示意图。
在一些实施例中，如图5所示，第二互感组件可以包括n个互感器，如Q1、Q2、Q3、……、Qi、……、Qn-1、Qn。激励电路的一个输出回路穿过n个互感器的感应线圈，从而为n个互感器提供同一个激励电流，其中，i为大于0小于n的正整数，n为大于0的正整数。如此，在驱动装置中通过激励电路为多个不同的互感器提供同一个激励电流进行感应驱动的方式，可以从源头上避免需要分别控制多个驱动装置发出多个目标驱动信号并且多个目标驱动信号存在差异的情况，降低驱动受到的干扰。
下面结合硬件结构，详细说明互感单元的具体实现方式。
在一些实施例中，互感单元可以设置在具有通孔的电路板上，互感器的感应端(如，上述感应线圈)环绕通孔布置，激励电路的输出回路可以穿过通孔并为互感器提供激励电流。示例性的，当激励电流发生变化时，激励电流产生的磁场会随之发生变化，导致通孔内的磁通量也会发生变化，从而围绕通孔布置的感应线圈可以进行电磁感应。
下面提供一种示例性的平面空心互感器，详细描述互感单元的具体实现方式。
图6A是根据本说明书一些实施例所示的平面空心互感器的结构示意图。
在一些实施例中，如图6A所示的平面空心互感器可以包括多个电路板(如图6A所示的MARX单元1-x)。其中，每个电路板上均可以设置一个或多个互感器，每个互感器的感应端(即上述感应线圈)可以环绕通孔布置。相对应的，在一些实施例中，如图6A所示，黑色加粗线为激励电路的输出回路，输出回路可以穿过多个电路板的多个通孔，为多个不同的互感器提供一个激励电流。
图6B为根据本说明书一些实施例所示的通孔的结构示意图。
在一些实施例中，通孔的周壁与输出回路的轴线之间间隔预设感应距离。其中，预设感应距离可以为通孔的周壁与输出回路的轴线之间的最短路径。示例性的，如图6B所示，预设感应距离可以为d。在一些实施例中，通孔的周壁与输出回路的轴线之间填充绝缘材料，绝缘材料用于维持预设感应距离。例如，绝缘材料可以为包裹在输出回路的轴线上且厚度为预设感应距离d的绝缘层。在一些实施例中，绝缘材料可以为橡胶、环氧树脂等材料，本说明书实施例对此不作具体限定。
在一些实施例中，如图6A所示，第一互感组件的部分互感器(如，多个互感器Pc)和第二互感组件的部分互感器(如，多个互感器Qc)可以设置在同一电路板上。相对应的，输出回路可以包括输出回路P和输出回路D，输出回路P穿过多个互感器Pc对应的通孔，使得多个互感器Pc输出对应的脉冲信号，输出回路D穿过多个互感器Qc对应的通孔，使得多个互感器Qc提供对应的隔离电源。
在本说明书实施例提供的平面空心互感器中，通过将多个互感器设置在多个电路板上，输出回路穿过多个电路板的通孔为多个互感器提供激励电流的方式，可以从源头上减少驱动装置需要发出目标驱动信号的数量及，降低驱动受到的干扰。并且，输出回路与互感器互不接触，实现了低压侧(如图6A所示的输出回路所在的一侧)和高压侧(如图6A所示的互感器所在的电路板)的电气隔离，进而提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。多个电路板的层叠设计，可以进一步使得驱动装置的结构紧凑，实现小型化，同时层叠的电路板之间、输出回路与互感器之间也留有一定空间，便于填充绝缘气体，从而进一步实现电气隔离。
在一些实施例中，与互感单元连接的驱动单元也可以设置在上述电路板上(如图6A所示的MARX单元1-x)。进一步的，驱动单元中的驱动器可以与其对应的互感器设置在同一电路板上。在一些实施例中，脉冲调制器的充放电单元也可以设置在上述图6A所示的电路板(如图6A所示的MARX单元1-x)上。驱动单元与充放电单元在电路板上的具体实现方式，可以参考下述驱动单元中的相关内容，此处不再赘述。
在一些实施例中，互感单元还包括一个或多个偏压电路，偏压电路的输入端与第二互感组件连接，偏压电路的输出端与驱动单元连接，偏压电路用于提供与隔离电源对应的正负偏压电源。
偏压电路是对输入电能进行变换的电路结构。在一些实施例中，偏压电路可以通过整流和偏压将隔离电源转换为正负偏压电源，以便为驱动单元中的驱动器进行供电。在一些实施例中，正负偏压电源可以为极性相反，电压值不同的两个电源。示例性的，偏压电路输入的隔离电源可以为25V，偏压电路输出的正负偏压电源可以为+15V/-10V。本说明书不限定正负偏压电源的具体电压值。
在一些实施例中，如上述图5所示，一个偏压电路可以与第二互感组件中的一个互感器(如图5所示的互感器Qi，其中，i为大于0小于或等于n的正整数)连接，输出一个与隔离电源对应的正负偏压电源，以便为驱动单元中的一个驱动器提供电能。
在一些实施例中，如上述图5所示，第二互感组件所对应的激励电路的输入端可以与直流电源连接，直流电源可以为激励电路进行供电。
下面提供一种示例性的偏压电路详细说明偏压的具体实现方式。图7是根据本说明书一些实施例所示的偏压电路的结构示意图。
在一些实施例中，如图7所示，偏压电路可以包括整流模块和偏压形成模块。其中，整流模块包括二极管D1-D4构成的桥式电路。偏压形成模块包括串联的电阻元件R1和稳压二极管D5，电阻元件R1和稳压二极管D5的连接点接地，并作为参考点GNDA。电阻元件R1和稳压二极管D5还分别与电容C50-C51并联。在一些实施例中，电阻元件R1远离连接点的一端相较于参考点GNDA的偏压VCCA，与稳压二极管D5远离连接点的一端相较于参考点GNDA的偏压VEEA存在差异。示例性的，二极管D1-D4利用桥式结构对隔离电源进行整流，去除隔离电源中的交流信号，再通过电阻元件R1和稳压二极管D5的电源进行偏压形成处理，输出正负偏压电源。需要说明的是，图7所示的偏压电路仅为一种示例，本说明书对偏压电路的结构不作具体限定。
在一些实施例中，互感单元还包括一个或多个放大处理电路，放大处理电路的输入端与第一互感组件连接，放大处理电路的输出端与驱动单元连接，放大处理电路用于输出与脉冲信号对应的目标脉冲信号。
放大处理电路是对输入电能的幅值进行放大的电路结构。在一些实施例中，放大处理电路可以对第一互感组件输出的脉冲信号的幅值进行放大，输出与脉冲信号对应的目标脉冲信号。在一些实施例中，放大处理电路可以为基本放大电路、运算放大电路等，本说明书不限定放大处理电路的具体类型。下面提供一种示例性的放大处理电路与第一互感组件的连接方式详细说明具体实现方式。
图8是根据本说明书一些实施例所示的放大处理电路与第一互感组件的连接结构示意图。
在一些实施例中，如图8所示，一个放大处理电路可以与第一互感组件中的一个互感器(如图8所示的互感器Pi，其中，i为大于0小于且等于n的正整数)连接，输出一个与脉冲信号对应的目标脉冲信号，以便控制驱动单元中的一个驱动器输出目标驱动信号。
需要说明的是，图8所示的激励电路的输出回路与第二互感组件的设置方式，与激励电路的输出回路与第一互感组件的设置方式类似，可以参考图5中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，驱动装置还包括控制电路，控制电路的输出端与激励电路的输入端连接，控制电路接收来自激励电路的第一反馈信号和来自脉冲调制器的第二反馈信号，并根据第一反馈信号和第二反馈信号控制激励电路输出的激励电流。
控制电路可以为具有数据处理控制功能的电路单元。在一些实施例中，控制电路可以为集成电路ASIC、可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等电路单元。在一些实施例中，控制电路可以根据反馈信号(如，第一反馈信号和第二反馈信号)，向激励电路发出控制信号，以调整激励电路输出的激励电流。示例性的，在激励电流为脉冲电流时，控制电路可以根据第一反馈信号和第二反馈信号，输出控制信号以调整激励电流中的脉冲宽度或其他参数。
反馈信号可以反映器件或电路的工作状态。在一些实施例中，第一反馈信号可以为激励电路输出的当前激励电流，第二反馈信号可以为脉冲调制器输出的脉冲。本说明书对反馈信号的类型不作具体限定。
驱动单元可以为驱动脉冲调制器的功能性单元。在一些实施例中，驱动单元可以接收来自互感单元的多个脉冲信号以及多个隔离电源，其可以在隔离电源的供电下，输出多个与脉冲信号对应的目标驱动信号。其中，目标驱动信号可以为控制功率器件导通或关断的信号。在一些实施例中，目标驱动信号可以为高低电平信号、脉冲宽度调制信号等，本说明书实施例不限定目标驱动信号的具体类型。
在一些实施例中，目标驱动信号可以控制脉冲调制器中的充放电开关的导通或关断。进一步的，在一些实施例中，目标驱动信号可以包括充电驱动信号和放电驱动信号，充电驱动信号可以控制充电开关导通或关断，放电驱动信号可以控制放电开关的导通或关断。示例性的，在充电驱动信号为高电平，放电驱动信号为低电平时，充电开关导通，放电开关关断。
在一些实施例中，驱动单元可以包括多个驱动器，多个驱动器与脉冲调制器的充放电单元连接，驱动器可以用于控制对应的充放电单元切换充电状态和放电状态。
例如，一个驱动器可以输出一个目标驱动信号(如。充电驱动信号和放电驱动信号)，以控制充放电单元中的一个开关件(如，充电开关或放电开关)导通或关断。示例性的，若与所有的充电开关连接的驱动器输出相同的充电驱动信号，指示充电开关导通，且与所有的放电开关连接的驱动器输出相同的放电驱动信号，指示放电开关关断，则可以调整充放电单元处于充电状态。
下面提供一种示例性的驱动装置，以详细说明具体实现方式。图9是根据本说明书一些实施例所示的驱动装置的结构示意图。
如图9所示，驱动装置可以包括充电驱动部分和放电驱动部分。充电驱动部分包括激励电路(如图9所示的H桥1和H桥2)、多个互感器(如图9所示的互感器Pci、互感器Qci)、驱动器(如图9所示的驱动器Dci)。其中，互感器Pci为第一互感组件中的部分互感器，互感器Qci为第二互感组件中的部分互感器。在一些实施例中，H桥1与直流电源Vdc1连接，并为所有的互感器Pci提供激励电流，每个互感器Pci可以为对应的驱动器Dci提供隔离电源。H桥2与控制电路连接，并为所有的互感器Qci提供激励电流，每个互感器Qci可以为对应的驱动器Dci提供脉冲信号。每个驱动器Dci可以与一个充电开关连接，通过输出充电驱动信号，控制充电开关导通或关断。在一些实施例中，参考上述图2和图9，驱动器Dci可以与充电开关Sci连接。其中，i为大于0，小于n的正整数，n为大于0的正整数。
放电驱动部分包括激励电路(如图9所示的H桥4和H桥3)、多个互感器(如图9所示的互感器Pdi、互感器Qdi)、驱动器(如图9所示的驱动器Ddi)。其中，互感器Pdi为第一互感组件中的部分互感器，互感器Qdi为第二互感组件中的部分互感器。H桥4与直流电源Vdc2连接，并为所有的互感器Pdi提供激励电流，每个互感器Pdi可以为对应的驱动器Ddi提供隔离电源。H桥3与控制电路连接，并为所有的互感器Qdi提供激励电流，每个互感器Qdi可以为对应的驱动器Ddi提供脉冲信号。每个驱动器Ddi可以与一个放电开关连接，通过输出放电驱动信号，控制放电开关导通或关断。在一些实施例中，参考上述图2和图9，驱动器Ddi可以与放电开关Sdi连接。其中，i为大于0，小于n的正整数，n为大于0的正整数。
本说明书实施例中，通过互感单元的电磁感应作用可以利用多个互感器同时提供隔离电源和/或脉冲信号，从而实现高压侧和低压侧的隔离，降低高压输出对于驱动装置的低压侧信号(如，激励电流)的影响，进而提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
并且，通过激励电路为互感单元中多个互感器提供一个激励电流，产生多个脉冲信号或多个隔离电源进行感应驱动的方式，可以从源头上减少多个目标驱动信号之间的差异，降低驱动受到的干扰，进一步提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
在一些实施例中，驱动单元可以设置在电路板上。例如，每个驱动器可以设置在与其对应的互感器所在的电路板上。在一些实施例中，脉冲调制器的充放电单元也可以设置在与其对应的驱动器所在的电路板上。示例性的，如上述图6A所示，每个电路板上设置有3个互感器Pc以及3个互感器Qc。相对应的，还可以设置3个驱动器，每个驱动器与1个互感器Pc和1个互感器Qc对应连接。此外，还可以设置脉冲调制器的至少一个充放电单元，充放电单元的一个开关件与一个驱动器对应连接。
在一些实施例中，激励电路、互感单元和驱动单元设置在盒体内，盒体内填充有绝缘气体。进一步的，在一些实施例中，脉冲调制器也可以设置在盒体内，利用绝缘气体进行绝缘。
绝缘气体可以为能够实现器件电气隔离的气体。在一些实施例中，绝缘气体可以包括：六氟化硫(SF6)气体、氮气(N2)、氢气(H2)、二氧化碳(C2O)气体中的一种或多种的组合。如此，相较于采用油冷进行绝缘的方案，利用绝缘气体进行电气隔离，可以降低脉冲调制器以及驱动装置的体积和重量，并且可以提高绝缘系统的寿命。
在一些实施例中，绝缘气体可以来自医用加速器系统的充气设备。示例性的，当所述驱动装置应用在医用加速器系统时，填充在驱动装置中的SF6气体可以来自于医用加速器系统的充气设备，从而在确保绝缘的情况下，可以提高医用加速器系统中资源的利用率。
本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过互感单元的电磁感应作用同时提供隔离电源和/或脉冲信号，从而实现高压侧和低压侧的隔离，降低高压输出对于驱动装置的低压侧信号的影响，进而提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。(2)通过激励电路为互感单元提供一个激励电流，产生多个脉冲信号或多个隔离电源进行感应驱动的方式，可以从源头上减少多个目标驱动信号之间的差异，降低驱动受到的干扰，进一步提高驱动装置的可靠性，使得脉冲调制器能够稳定工作。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确，说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。
Claims (9)
1.一种驱动装置，其特征在于，包括：激励电路、互感单元和驱动单元，其中，
所述激励电路为所述互感单元提供激励电流；
所述互感单元用于感应所述激励电流，并提供多个与所述激励电流对应的脉冲信号和/或隔离电源；
所述驱动单元输出与所述多个脉冲信号对应的多个目标驱动信号，所述多个目标驱动信号用于驱动脉冲调制器；
所述激励电流包括第一激励电流和第二激励电流，所述互感单元包括第一互感组件和第二互感组件，其中，
所述第一互感组件用于感应所述第一激励电流并输出多个与所述第一激励电流对应的脉冲信号，所述第二互感组件用于感应所述第二激励电流并提供多个与所述第二激励电流对应的隔离电源。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述激励电路包括至少一个输出回路，所述第一互感组件和所述第二互感组件均包括一个或多个互感器；
所述互感单元设置在具有通孔的电路板上，所述互感器的感应端环绕所述通孔布置，所述输出回路穿过所述通孔并为所述互感器提供所述激励电流。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述互感器包括串联的第一空心感应线圈和第二空心感应线圈，所述第一空心感应线圈与所述第二空心感应线圈层叠设置，所述第一空心感应线圈和所述第二空心感应线圈之间设置绝缘层，所述第一空心感应线圈和第二空心感应线圈的位置与所述通孔对应。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述输出回路穿过所述通孔，所述通孔的周壁与所述输出回路的轴线之间间隔预设感应距离。
5.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括控制电路，
所述控制电路的输出端与所述激励电路的输入端连接，所述控制电路接收来自所述激励电路的第一反馈信号和来自所述脉冲调制器的第二反馈信号，并根据所述第一反馈信号和所述第二反馈信号控制所述激励电路输出的激励电流。
6.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述互感单元还包括一个或多个放大处理电路，所述放大处理电路的输入端与所述第一互感组件连接，所述放大处理电路的输出端与所述驱动单元连接，所述放大处理电路用于输出与所述脉冲信号对应的目标脉冲信号。
7.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述互感单元还包括一个或多个偏压电路，所述偏压电路的输入端与所述第二互感组件连接，所述偏压电路的输出端与所述驱动单元连接，所述偏压电路用于提供与所述隔离电源对应的正负偏压电源。
8.根据权利要求1-7任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述激励电路、所述互感单元和所述驱动单元设置在盒体内，所述盒体内填充有绝缘气体。
9.一种医疗设备，其特征在于，包括：脉冲调制器和如权利要求1-7任一项所述的驱动装置，其中，
所述驱动装置与所述脉冲调制器连接，所述驱动装置用于输出目标驱动信号，所述脉冲调制器根据所述目标驱动信号输出脉冲。
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