CN115242060A - 电磁执行器控制电路、控制方法和医疗设备 - Google Patents

电磁执行器控制电路、控制方法和医疗设备 Download PDF

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CN115242060A CN202210870128.8A CN202210870128A CN115242060A CN 115242060 A CN115242060 A CN 115242060A CN 202210870128 A CN202210870128 A CN 202210870128A CN 115242060 A CN115242060 A CN 115242060A
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Abstract

本申请涉及一种电磁执行器控制电路、控制方法和医疗设备。该电磁执行器控制电路包括：升降压电路和控制模块；其中，所述控制模块的第一输出端与所述升降压电路的第一输入端连接，用于输出第一控制信号给升降压电路；所述升降压电路的第二输入端分别与电源、电磁执行器的第一端连接，所述升降压电路的输出端与电磁执行器的第二端连接，所述升降压电路用于接收所述电源提供的供电电压，并根据所述第一控制信号对所述供电电压进行升压或降压变换后输出目标电压给所述电磁执行器，以改变所述电磁执行器的电流大小和/或方向。该电磁执行器控制电路可以通过控制电磁执行器两端电压来控制流经电磁执行器的电流的大小和/或方向。

Description

电磁执行器控制电路、控制方法和医疗设备
技术领域
本发明涉及电磁执行器技术领域，特别是涉及一种电磁执行器控制电路、控制方法和医疗设备。
背景技术
电磁执行器是一种比较特殊的执行机构。通过精确并快速控制线圈内电流大小，实现对于电磁场强度和方向的精确控制，进而实现对于目标物体位置的精确控制。为了实现对目标物体位置的控制，需要电流的大小可控，方向可控。
目前，主要使用两种方式控制电磁执行器的电流方向，一种是使用功率线性运放，另一种是使用开关电桥。使用功率运放控制，功率运放效率较低，易导致较大的发热；而开关电桥的控制系统复杂，容易出现上下桥导通进而短路的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够高效率控制电磁执行器的电流方向，且整体系统简单的电磁执行器控制电路、控制方法和医疗设备。
第一方面，本申请提供了一种电磁执行器控制电路，包括：升降压电路和控制模块；其中，所述控制模块的第一输出端与所述升降压电路的第一输入端连接，用于输出第一控制信号给升降压电路；所述升降压电路的第二输入端分别与电源、电磁执行器的第一端连接，所述升降压电路的输出端与电磁执行器的第二端连接，所述升降压电路用于接收所述电源提供的供电电压，并根据所述第一控制信号对所述供电电压进行升压或降压变换后输出目标电压给所述电磁执行器，以改变所述电磁执行器的电流大小和/或方向。
上述电磁执行器控制电路，通过电源与电磁执行器的第一端连接，使电磁执行器的第一端的电势为电源正极的电势，而在控制模块的控制下通过升降压电路供电电压进行升降压变换后输出给电磁执行器的第二端，使得电磁执行器的第二端电势高于或低于电磁执行器的第一端的电势，进而可以通过控制电磁执行器两端电压来控制流经电磁执行器的电流的大小和/或方向。另外，上述过程只需对供电电压进行升降压变换，整体系统简单，不易出现短路问题，而处理过程少导致能量损耗少，不会产生较大的发热，从而能够高效率控制电磁执行器的电流大小和/或方向。
在一个实施例中，所述控制模块还用于获取外部输入指令，根据所述外部输入指令生成所述第一控制信号，其中，所述外部输入指令包括所述电磁执行器的目标电流值和/或目标电流方向。
在一个实施例中，所述控制模块还用于在所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第一端流向所述电磁执行器的第二端时，生成指示所述升降压电路对所述供电电压进行降压变换的所述第一控制信号；在所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第二端流向所述电磁执行器的第一端时，生成指示所述升降压电路对所述供电电压进行升压变换的所述第一控制信号。
在一个实施例中，所述升降压电路包括：
第一开关模块，所述第一开关模块的第一端与所述电源的正极连接；
升降压模块，所述升降压模块的输入端与所述第一开关模块的第二端连接，用于在所述第一开关模块导通时接收所述电源提供的供电电压并存储电能，并对所述供电电压进行升压处理，在所述第一开关模块断开时消耗所述电能，以对所述供电电压进行降压处理；
第一分压模块，与所述升降压模块的输出端连接，用于对所述升降压模块的输出电压进行分压以输出反馈电压，其中，所述第一控制信号用于调节所述反馈电压；
反馈模块，分别与所述第一分压模块的反馈端、所述第一开关模块的控制输入端连接，用于根据所述反馈电压控制所述第一开关模块的通断。
在一个实施例中，所述升降压模块包括：
电感，所述电感的第一端与所述第一开关模块的第二端连接，所述电感的第二端与所述电源的负极连接，用于在所述第一开关模块导通时接收所述电源提供的供电电压并存储电能；
二极管，所述二极管的负极与所述电感的第一端连接，用于避免所述电感输出的电流突变；
第一电容，所述第一电容的第一端与所述二极管的正极连接，所述第一电容的第二端与所述电感的第二端连接，用于接收所述电感的供电以输出所述目标电压。
在一个实施例中，所述第一分压模块包括：
第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述升降压模块连接，用于对所述升降压模块的输出电压进行分压；
第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述升降压模块连接，用于对所述升降压模块的输出电压进行分压以得到反馈电压。
在一个实施例中，所述反馈模块包括：
比较器，所述比较器的第一输入端与所述第一分压模块的反馈端连接，所述比较器的第二输入端连接参考电压，用于根据所述反馈电压与所述参考电压的大小关系，输出对应的状态信号；
PWM信号发生器，所述PWM信号发生器的输入端与所述比较器的输出端连接，所述PWM信号发生器的输出端与所述第一开关模块的控制输入端连接，用于根据所述状态信号控制所述第一开关模块的通断。
在一个实施例中，所述升降压电路还包括：
第二电容，所述第二电容的第一端分别与所述电源的正极、所述第一开关模块的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述电源的负极、所述升降压模块连接，用于稳定所述升降压模块两端的电压。
在一个实施例中，所述控制模块包括：
第二分压模块，所述第二分压模块的第一端与所述第一分压模块的反馈端连接；
处理单元，所述处理单元的输出端与所述第二分压模块的第二端连接，用于输出所述第一控制信号以调节所述反馈电压。
在一个实施例中，所述电磁执行器控制电路还包括：
衰减电路，所述衰减电路的第一端与所述电磁执行器的第一端连接，所述衰减电路的第二端与所述电磁执行器的第二端连接，用于衰减所述电磁执行器中的电流。
在一个实施例中，所述衰减电路包括：
第二开关模块，所述第二开关模块的第一端与所述电磁执行器的第一端连接，所述第二开关模块的控制输入端与所述控制模块的第二输出端连接，用于在所述控制模块的控制下导通或断开；
第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第二开关模块的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述电磁执行器的第二端连接，用于在所述第二开关模块导通时衰减所述电磁执行器中的电流；
其中，所述控制模块还用于在接收到外部指令时控制所述第二开关模块导通，在所述第二开关模块的导通时间达到预设值时控制所述第二开关模块断开。
第二方面，本申请提供了一种电磁执行器控制电路的控制方法，所述方法包括以下步骤：
获取外部输入指令，其中，所述外部输入指令包括电磁执行器的目标电流值和/或目标电流方向；
根据所述外部输入指令控制升降压电路对供电电压进行升压或降压变换，以改变所述电磁执行器的电流大小和/或方向，其中，所述升降压电路的输入端与电源、电磁执行器的第一端连接，所述电源用于提供供电电压，所述升降压电路的输出端与电磁执行器的第二端连接。
上述电磁执行器控制电路的控制方法，通过输入外部指令控制升降压电路进行升压或降压变换，使电磁执行器的第二端电势高于或低于电磁执行器的第一端的电势，并可控制电磁执行器的第一端和第二端之间的电势差，从而实现对电磁执行器的电流大小和/方向的控制，使电磁执行器的电流流向为目标电流方向，和/或，使电磁执行器的电流值为目标电流值。
在一个实施例中，所述根据外部输入指令控制所述升降压电路的升降压变换过程包括：
当所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第一端流向所述电磁执行器的第二端时，控制所述升降压电路对所述供电电压进行降压变换；
当所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第二端流向所述电磁执行器的第一端时，控制所述升降压电路对所述供电电压进行升压变换。
第三方面，本申请提供了一种医疗设备，包括电磁执行器和如上所述的电磁执行器控制电路，所述电源与所述电磁执行器的第一端连接；所述升降压电路的输出端与所述电磁执行器的第二端连接。
上述医疗设备，通过上述电磁执行器控制电路控制电磁执行器，从而高效率控制电磁执行器的电流方向，进而实现对相应目标物体位置的精确控制，从而有利于提高定位精准度，进而提供医疗效果。
在其中一个实施例中，所述医疗设备为磁耦合的体外血氧控制设备。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统开关电桥的电路拓扑图；
图2为电磁执行器控制电路的原理图；
图3为一个实施例中电磁执行器控制电路的结构框图；
图4为一个实施例中电磁执行器控制电路的拓扑图；
图5为一个实施例中第一开关模块导通时升降压模块的升压原理图；
图6为一个实施例中第一开关模块断开时升降压模块的降压原理图；
图7为另一个实施例中电磁执行器控制电路的结构框图；
图8为处理单元输出电压与目标电压的关系示例图；
图9为处理单元输出电压与电磁执行器两端电压的关系示例图；
图10为一个实施例中电磁执行器控制电路的控制方法的流程示意图。
附图标记说明：
1-电磁执行器，2-升降压电路，21-第一开关模块，22-升降压模块，23-第一分压模块，24-反馈模块，241-比较器，242-PWM信号发生器，3-控制模块，31-第二分压模块，32-处理单元，4-电源，5-衰减电路，51-第二开关模块。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
正如背景技术所述，电磁执行器是一种比较特殊的执行机构。通过精确并快速控制线圈内电流大小，实现对于电磁场强度和方向的精确控制，进而实现对于目标物体位置的精确控制。为了实现控制目标物体的位置，需要电流的大小可控，方向可控。
目前，主要使用两种方式控制电磁执行器的电流方向，一种是使用功率线性运放，另一种是使用开关电桥。使用功率运放控制，功率运放效率较低，易导致较大的发热；而开关电桥的控制系统复杂，容易出现上下桥导通进而短路的问题。
其中，传统全桥电流换向方式拓扑如图1所示，当开关Q1、Q4打开，开关Q2、Q3截止，电流从电磁执行器1左侧流向电磁执行器1右侧。当开关Q2、Q3打开，开关Q1、Q4截止，电流从电磁执行器1右侧流向电磁执行器1左侧。系统中的Q1与Q2、Q3与Q4不应同时打开，否则系统会出现短路。而由于开关电桥的控制系统复杂，在应用中容易出现Q1与Q2、Q3与Q4同时打开进而导致开关电桥短路的问题。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
如图2所示，在一个实施例中，本申请提供了一种电磁执行器控制电路，包括：升降压电路2和控制模块3；其中，控制模块3的输出端与升降压电路2的第一输入端连接，用于输出第一控制信号给升降压电路2；升降压电路2的第二输入端与电源4、电磁执行器1的第一端连接，升降压电路2的输出端与电磁执行器1的第二端连接，升降压电路2用于接收电源4提供的供电电压，并根据第一控制信号对供电电压进行升压或降压变换后输出目标电压给电磁执行器1，以改变电磁执行器1的电流流向。
可以理解，在升降压电路2的第二输入端与电源4、电磁执行器1的第一端连接时，电源4正极与电磁执行器1的第一端的电势相同，电磁执行器1的第一端的电势对应供电电压。在升降压电路2对供电电压进行升压变换后，输出给电磁执行器1的第二端的目标电压大于供电电压，此时电磁执行器1的第二端的电势高于第一端的电势，电流由电磁执行器1的第二端流向第一端；在升降压电路2对供电电压进行降压变换后，输出给电磁执行器1的第二端的目标电压小于供电电压，此时电磁执行器1的第二端的电势低于第一端的电势，电流由电磁执行器1的第一端流向第二端。因此，通过控制模块3输出第一控制信号给升降压电路2控制对供电电压进行升压或降压变换，可以控制电磁执行器1的电流大小和/或方向。
上述电磁执行器控制电路，通过电源4与电磁执行器1的第一端连接，使电磁执行器1的第一端的电势为电源4正极的电势，而在控制模块3的控制下通过升降压电路2对供电电压进行升降压变换后输出给电磁执行器1的第二端，使得电磁执行器1的第二端电势高于或低于电磁执行器1的第一端的电势，进而可以通过控制电磁执行器1两端电压来控制流经电磁执行器1的电流的大小和/或方向。另外，上述过程只需对供电电压进行升降压变换，整体系统简单，不易出现短路问题，而处理过程少导致能量损耗少，不会产生较大的发热，从而能够高效率控制电磁执行器1的电流大小和/或方向。
在一个实施例中，控制模块3还用于获取外部输入指令，根据外部输入指令生成所述第一控制信号，其中，外部输入指令包括电磁执行器1的目标电流值和/或目标电流方向。
本实施例中，当外部输入指令包括电磁执行器1的目标电流方向时，控制模块3根据外部输入指令生成对应目标电流方向的第一控制信号，进而使升降压电路2根据第一控制信号对供电电压进行升压或降压变换，使电磁执行器1的第二端电势高于或低于电磁执行器1的第一端的电势，从而实现对电磁执行器1的电流流向的控制，使电磁执行器1的电流流向为目标电流方向。进一步地，当外部输入指令包括电磁执行器1的目标电流值时，控制模块3可以根据外部输入指令生成对应目标电流值的第一控制信号，进而使升降压电路2根据第一控制信号对供电电压进行升压或降压变换，使电磁执行器1的第一端和第二端的电势差对应目标电流值，以控制电磁执行器1的电流值为目标电流值。
在一个实施例中，控制模块3还用于在目标电流方向为电流从电磁执行器1的第一端流向电磁执行器1的第二端时，生成指示升降压电路2对供电电压进行降压变换的第一控制信号；在目标电流方向为电流从电磁执行器1的第二端流向电磁执行器1的第一端时，生成指示升降压电路2对供电电压进行升压变换的第一控制信号。
可以理解，当目标电流方向为电流从电磁执行器1的第一端流向电磁执行器1的第二端时，需要电磁执行器1的第二端的电势低于电磁执行器1的第一端的电势，则目标电压应小于供电电压，升降压电路2应对供电电压进行降压变换，因此，控制模块3生成指示升降压电路2对供电电压进行降压变换的第一控制信号。同样，当目标电流方向为电流从电磁执行器1的第二端流向电磁执行器1的第一端时，需要电磁执行器1的第二端的电势高于电磁执行器1的第一端的电势，则目标电压应大于供电电压，升降压电路2应对供电电压进行升压变换，因此，控制模块3生成指示升降压电路2对供电电压进行升压变换的第一控制信号。
在一个实施例中，如图3所示，升降压电路2包括：第一开关模块21、升降压模块22、第一分压模块23和反馈模块24。第一开关模块21的第一端与电源4连接。升降压模块22的输入端与第一开关模块21的第二端连接，用于在第一开关模块21导通时接收电源4提供的供电电压并存储电能，并对供电电压进行升压处理，在第一开关模块21断开时消耗电能，以对供电电压进行降压处理。第一分压模块23与升降压模块22的输出端连接，用于对升降压模块22的输出电压进行分压以输出反馈电压，其中，第一控制信号用于调节反馈电压。反馈模块24分别与第一分压模块23的反馈端、第一开关模块21的控制输入端连接，用于根据反馈电压控制第一开关模块21的通断时间，以控制升降压模块22输出目标电压。
其中，第一开关模块21可以包括开关管，电源4经开关管与升降压模块22连接。开关管可以为场效应管。
具体地，电源4经第一开关模块21与升降压模块22连接，则在第一开关模块21导通时，电源4对升降压模块22供电；第一开关模块21断开时，电源4停止对升降压模块22供电。在第一开关模块21导通时，电源4对升降压模块22供电，升降压模块22接收电源4提供的供电电压并存储电能，对供电电压进行升压处理；在第一开关模块21断开时，电源4停止对升降压模块22供电，此时升降压模块22消耗存储的电能输出目标电压，此时输出的目标电压小于供电电压，因此，实现了对供电电压进行降压处理。在升降压模块22输出目标电压后，通过第一分压模块23对升降压模块22的输出电压进行分压以输出反馈电压给反馈模块24，而反馈模块24根据反馈电压生成控制第一开关模块21的通断的第二控制信号。在反馈电压小于预设的标准电压值时，第二控制信号用于控制第一开关模块21导通，进而使升降压模块22对供电电压进行升压，以提高输出的目标电压，进而提高反馈电压；而在反馈电压大于预设的标准电压值时，第二控制信号用于控制第一开关模块21断开，进而使升降压模块22对供电电压进行降压，以降低输出的目标电压，进而降低反馈电压。通过第一分压模块23和反馈模块24的配合，对升降压模块22输出的目标电压进行反馈调节，以保证目标电压稳定在某一区间。
在一个实施例中，请参阅图4，升降压模块22包括：电感L、二极管D1和第一电容C1。电感L的第一端与第一开关模块21的第二端连接，电感L的第二端与电源4的负极连接，用于在第一开关模块21导通时接收电源4提供的供电电压并存储电能。二极管D1的负极与电感L的第一端连接，用于避免电感L输出的电流突变。第一电容C1的第一端与二极管D1的正极连接，第一电容C1的第二端与电感L的第二端连接，用于接收电感L的供电以输出目标电压。
具体地，如图4和图5所示，在第一开关模块21导通时，电感L直接接到电源4两端，电源4对电感L充能，此时电感L电流逐渐上升，电源4和电感L均对第一电容C1充电，第一电容C1两端电压为升降压电路2的输出电压。当开关管S1断开时，电源4停止对升降压模块22供电，电感L对第一电容C1充电，电感L两端电压等于升降压电路2的输出电压。
上述过程中，如图4-图6所示，开关管S1导通时，电感L两端电压等于升降压电路2输入端电压U_in；S1关断时，电感L电压等于升降压电路2输出端电压U_out。设T为周期，TON为导通时间，TOFF为关断时间，D为占空比(D＝TON/T)。根据电感L两侧秒伏积守恒原理，可以推导得出输入电压、输出电压和占空比D的关系：
Figure BDA0003760733050000121
其中，D的值在某一范围内，具体根据实际情况确定，例如D在0.3-0.7之间。
根据上述公式，可以发现，调节占空比D可以调节输出电压的大小，即调节目标电压的大小。
在一个实施例中，请继续参阅图4，第一分压模块23包括：第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端与升降压模块22连接，用于对升降压模块22的输出电压进行分压；第二电阻R2的第一端与第一电阻R1的第二端连接，第二电阻R2的第二端与升降压模块22连接，用于对升降压模块22的输出电压进行分压以得到反馈电压。
其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，第一电阻R1和第二电阻R2两端电压之和为升降压模块22的输出电压，由于第一电阻R1和第二电阻R2的阻值固定，则第二电阻R2两端电压即反馈电压与升降压模块22的输出电压具有对应关系，反馈电压能够反映升降压模块22的输出电压的大小，反馈模块24接收反馈电压后调节第一开关模块21的通断时间，进而实现对升降压模块22的输出电压的控制。基于此，第一控制信号可以通过调节反馈电压调节升降压模块22输出目标电压。
在一个实施例中，请继续参阅图4，反馈模块24包括：比较器241和PWM信号发生器242，比较器241的第一输入端与第一分压模块23的反馈端连接，比较器241的第二输入端连接参考电压，用于根据反馈电压与参考电压的大小关系，输出对应的状态信号；PWM信号发生器242的输入端与比较器241的输出端连接，PWM信号发生器242的输出端与第一开关模块21的控制输入端连接，用于根据比较器241产生的状态信号控制第一开关模块21的通断。
具体地，比较器241的第二输入端连接参考电压，第一输入端与第一分压模块23的反馈端连接，用于接收反馈电压。比较器241接收到反馈电压时，比较反馈电压与参考电压的大小关系，根据反馈电压与参考电压的大小关系输出对应的状态信号，PWM信号发生器242根据状态信号生成第二控制信号并发送给第一开关模块21，以控制第一开关模块21的通断，进而实现自动占空比调节。
在一个实施例中，请参阅图4-图6，升降压电路2还包括：第二电容C2，第二电容C2的第一端分别与电源4的正极、第一开关模块21的第一端连接，第二电容C2的第二端分别与电源4的负极、升降压模块22连接，用于稳定升降压模块22两端的电压。
其中，图5和图6是升降压的原理图，RL表示负载，图中的箭头表示电流流向，RL两端电压为升降压模块22的输出电压。
具体地，当开关管S1导通时，电流的流向如图5所示；电感L直接接到电源4两端，此时电感L电流逐渐上升，能量主要由第二电容C2提供，C2和L对C1供电，第一电容C1依靠自身的放电为RL提供能量，进而实现对输入电压的升压输出。当开关S1断开时，电流的流向见图6；电源4给C2充电，C2不再对电感L充电，升降压模块22中，由于电感L的电流不能突变，电感L通过二极管D1给输出电容C1及负载RL供电，此时电感L存储的电能被消耗，进而实现对输入电压的降压输出。
在一个实施例中，请继续参阅图4，控制模块3包括：第二分压模块31和处理单元32，第二分压模块31的第一端与第一分压模块23的反馈端连接；处理单元32的输出端与第二分压模块31的第二端连接，用于输出第一控制信号以调节反馈电压。
其中，第一控制信号可以为电压信号，处理单元32输出电压信号给第二分压模块31，使第二分压模块31两端电压变化，进而使反馈电压改变。第二分压模块31可以包括第四电阻R4，通过第四电阻R4进行分压。
在一个实施例中，电磁执行器控制电路还包括：衰减电路，衰减电路的第一端与电磁执行器1的第一端连接，衰减电路的第二端与电磁执行器1的第二端连接，用于衰减电磁执行器1中的电流。
本实施例中，通过衰减电路衰减电磁执行器1中的电流，从而便于电磁执行器1中的电流快速换向。
在一个实施例中，如图7所示，衰减电路5包括：第二开关模块51和第三电阻R3，第二开关模块51的第一端与电磁执行器1的第一端连接，第二开关模块51的控制输入端与控制模块3的第二输出端连接，用于在控制模块3的控制下导通或断开；第三电阻R3的第一端与第二开关模块51的第二端连接，第三电阻R3的第二端与电磁执行器1的第二端连接，用于在第二开关模块51导通时衰减电磁执行器1中的电流；其中，控制模块3还用于在接收到外部指令时控制第二开关模块51导通，在第二开关模块51的导通时间达到预设值时控制第二开关模块51断开。
可以理解，控制模块3在接收到外部指令时，此时需要改变电磁执行器1的电流流向。在第二开关模块51导通后，第三电阻R3衰减电磁执行器1中的电流，而在第二开关模块51的导通时间达到预设值时，可以认为电磁执行器1中已无电流，此时控制第二开关模块51断开，以免影响电流换向过程。
基于上述各实施例，在一个实施例中，请继续参阅图4，提供一种电磁执行器控制电路，电磁执行器控制电路包括：电感L、二极管D1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、比较器241、PWM信号发生器242、第二电容C2、开关管、第四电阻R4和处理单元32。其中，第二电容C2的第一端分别与电源4的正极、开关管的第一端连接，第二电容C2的第二端分别与电源4的负极、电感L的第二端连接，电感L的第一端分别与开关管的第二端、二极管D1的阴极连接，二极管D1的正极与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第一端分别与电感L的第二端、第一电阻R1的第一端、电磁执行器1的第一端连接，第一电容C1的第二端分别与第二电阻R2的第二端、电磁执行器1的第二端连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，比较器241的第一输入端与第二电阻R2的第一端连接，比较器241的第二输入端连接参考电压，比较器241的输出端与PWM信号发生器242的输入端连接，PWM信号发生器242的输出端与开关管的控制输入端连接，第四电阻R4的第一端用于与第二电阻R2的第一端连接，第四电阻R4的第二端与处理单元32的输出端连接，处理单元32用于输出电压信号。
其中，目标电压与电阻的关系可以描述如下：
Figure BDA0003760733050000161
其中，U_out表示目标电压，R1表示第一电阻R1的电阻值，R2表示第一电阻R1的电阻值，R4表示第三电阻R3的电阻值，U_adj表示处理单元32输出的电压，U_FB表示第二电阻R2两端电压，即反馈电压。
由于R1、R2、R4为固定阻值，U_FB可以认为是固定电压，所以输出电压可以简化为一个线性表达式。
U_out＝-k*U_adj+b
如图8所示，假定输入电压30V，U_FB为1.23V为例。通过选取合适的R1，R2，R3的阻值，可以获取合适输出电压U_out。
如图9所示，输入电压对相对零电势位的电压为固定的30V，则可以计算U_out和U_in的压差：
Udelta＝U_out-U_in
则可以理解，在确定目标电压与处理单元32输出的电压的关系后，可以调节升降压模块22输入电压与输出电压的压差，即电磁执行器1两端电压。电磁执行器1的电流大小和电流方向与其两端电压有关，则可以通过处理单元32输出的电压信号控制电磁执行器1的电流大小和电流方向。
如图10所示，在一个实施例中，本申请还提供了一种电磁执行器控制电路的控制方法，该方法包括以下步骤：
S1001：获取外部输入指令，其中，外部输入指令包括电磁执行器的目标电流值和/或目标电流方向；
S1002：根据外部输入指令控制升降压电路对供电电压进行升压或降压变换，以改变电磁执行器的电流大小和/或方向，其中，升降压电路的输入端与电源、电磁执行器的第一端连接，电源用于提供供电电压，升降压电路的输出端与电磁执行器的第二端连接。
其中，上述电磁执行器控制电路的控制方法可以用于控制如上的电磁执行器控制电路。
上述电磁执行器控制电路的控制方法，通过输入外部指令控制升降压电路2进行升压或降压变换，使电磁执行器1的第二端电势高于或低于电磁执行器1的第一端的电势，并可控制电磁执行器1的第一端和第二端之间的电势差，从而实现对电磁执行器1的电流大小和/或方向的控制，使电磁执行器1的电流流向为目标电流方向，和/或，使电磁执行器1的电流值为目标电流值。
在一个实施例中，根据外部输入指令控制升降压电路2的升降压变换过程包括：当目标电流方向为电流从电磁执行器1的第一端流向电磁执行器1的第二端时，控制升降压电路2对供电电压进行降压变换；当目标电流方向为电流从电磁执行器1的第二端流向电磁执行器1的第一端时，控制升降压电路2对供电电压进行升压变换。
在一个实施例中，本申请还提供了一种医疗设备，包括电磁执行器1和如上的电磁执行器控制电路，电源4与电磁执行器1的第一端连接；升降压电路2的输出端与电磁执行器1的第二端连接。
上述医疗设备，例如磁耦合的体外血氧控制设备，通过上述电磁执行器控制电路控制电磁执行器1，从而高效率控制电磁执行器1的电流方向，进而实现对相应目标物体位置的精确控制，该目标物体例如是所述体外血氧控制设备的磁控制装置，从而有利于提高针对磁控制装置的定位精准度，进而提供医疗效果。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种电磁执行器控制电路，其特征在于，包括：升降压电路和控制模块；其中，所述控制模块的第一输出端与所述升降压电路的第一输入端连接，用于输出第一控制信号给所述升降压电路；所述升降压电路的第二输入端与电源、电磁执行器的第一端连接，所述升降压电路的输出端与所述电磁执行器的第二端连接，所述升降压电路用于接收所述电源提供的供电电压，并根据所述第一控制信号对所述供电电压进行升压或降压变换后输出目标电压给所述电磁执行器，以改变所述电磁执行器的电流大小和/或方向。
2.根据权利要求1所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述控制模块还用于获取外部输入指令，根据所述外部输入指令生成所述第一控制信号，其中，所述外部输入指令包括所述电磁执行器的目标电流值和/或目标电流方向。
3.根据权利要求2所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述控制模块还用于在所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第一端流向所述电磁执行器的第二端时，生成指示所述升降压电路对所述供电电压进行降压变换的所述第一控制信号；在所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第二端流向所述电磁执行器的第一端时，生成指示所述升降压电路对所述供电电压进行升压变换的所述第一控制信号。
4.根据权利要求1所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述升降压电路包括：
第一开关模块，所述第一开关模块的第一端与所述电源的正极连接；
升降压模块，所述升降压模块的输入端与所述第一开关模块的第二端连接，用于在所述第一开关模块导通时接收所述电源提供的供电电压并存储电能，并对所述供电电压进行升压处理，在所述第一开关模块断开时消耗所述电能，以对所述供电电压进行降压处理；
第一分压模块，与所述升降压模块的输出端连接，用于对所述升降压模块的输出电压进行分压以输出反馈电压，其中，所述第一控制信号用于调节所述反馈电压；
反馈模块，分别与所述第一分压模块的反馈端、所述第一开关模块的控制输入端连接，用于根据所述反馈电压控制所述第一开关模块的通断时间，以控制所述升降压模块输出所述目标电压。
5.根据权利要求4所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述升降压模块包括：
电感，所述电感的第一端与所述第一开关模块的第二端连接，所述电感的第二端与所述电源的负极连接，用于在所述第一开关模块导通时接收所述电源提供的供电电压并存储电能；
二极管，所述二极管的负极与所述电感的第一端连接，用于避免所述电感输出的电流突变；
第一电容，所述第一电容的第一端与所述二极管的正极连接，所述第一电容的第二端与所述电感的第二端连接，用于接收所述电感的供电以输出所述目标电压。
6.根据权利要求4所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述第一分压模块包括：
第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述升降压模块连接，用于对所述升降压模块的输出电压进行分压；
第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述升降压模块连接，用于对所述升降压模块的输出电压进行分压以得到反馈电压。
7.根据权利要求4所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述反馈模块包括：
比较器，所述比较器的第一输入端与所述第一分压模块的反馈端连接，所述比较器的第二输入端连接参考电压，用于根据所述反馈电压与所述参考电压的大小关系，输出对应的状态信号；
PWM信号发生器，所述PWM信号发生器的输入端与所述比较器的输出端连接，所述PWM信号发生器的输出端与所述第一开关模块的控制输入端连接，用于根据所述状态信号控制所述第一开关模块的通断。
8.根据权利要求4所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述升降压电路还包括：
第二电容，所述第二电容的第一端分别与所述电源的正极、所述第一开关模块的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述电源的负极、所述升降压模块连接，用于稳定所述升降压模块两端的电压。
9.根据权利要求4所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述控制模块包括：
第二分压模块，所述第二分压模块的第一端与所述第一分压模块的反馈端连接；
处理单元，所述处理单元的输出端与所述第二分压模块的第二端连接，用于输出所述第一控制信号以调节所述反馈电压。
10.根据权利要求1所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述电磁执行器控制电路还包括：
衰减电路，所述衰减电路的第一端与所述电磁执行器的第一端连接，所述衰减电路的第二端与所述电磁执行器的第二端连接，用于衰减所述电磁执行器中的电流。
11.根据权利要求10所述的电磁执行器控制电路，其特征在于，所述衰减电路包括：
第二开关模块，所述第二开关模块的第一端与所述电磁执行器的第一端连接，所述第二开关模块的控制输入端与所述控制模块的第二输出端连接，用于在所述控制模块的控制下导通或断开；
第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第二开关模块的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述电磁执行器的第二端连接，用于在所述第二开关模块导通时衰减所述电磁执行器中的电流；
其中，所述控制模块还用于在接收到外部指令时控制所述第二开关模块导通，在所述第二开关模块的导通时间达到预设值时控制所述第二开关模块断开。
12.一种电磁执行器控制电路的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取外部输入指令，其中，所述外部输入指令包括电磁执行器的目标电流值和/或目标电流方向；
根据所述外部输入指令控制升降压电路对供电电压进行升压或降压变换，以改变所述电磁执行器的电流大小和/或流向，其中，所述升降压电路的输入端与电源、电磁执行器的第一端连接，所述电源用于提供供电电压，所述升降压电路的输出端与所述电磁执行器的第二端连接。
13.根据权利要求12所述的电磁执行器控制电路的控制方法，其特征在于，所述根据外部输入指令控制所述升降压电路进行升压或降压变换，包括：
当所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第一端流向所述电磁执行器的第二端时，控制所述升降压电路对所述供电电压进行降压变换；
当所述目标电流方向为电流从所述电磁执行器的第二端流向所述电磁执行器的第一端时，控制所述升降压电路对所述供电电压进行升压变换。
14.一种医疗设备，其特征在于，包括电磁执行器和如权利要求1-11中任一项所述的电磁执行器控制电路，所述电源与所述电磁执行器的第一端连接；所述升降压电路的输出端与所述电磁执行器的第二端连接。
15.根据权利要求14所述的医疗设备，其特征在于，所述医疗设备为磁耦合的体外血氧控制设备。
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