CN116660716A - 空载检测方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空载检测方法及电路，通过实时获取射频输出电路输出的射频电流信号，然后基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。本发明能够实时对射频输出电路进行空载检测，避免所述射频输出电路从重载向空载转换时内部元器件会急剧升温甚至损坏，提高了射频输出电路的安全性、可可靠性、能量利用率和寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种空载检测方法及电路。
背景技术
射频输出电路可以应用在诸如射频治疗仪等医疗领域中，射频治疗仪通常具有一个电极头，依靠电极头输出射频电流信号作用于人体部位，使人体组织内带极性的水分子高速运动，产生热量(即内生热效应)，在低温下使蛋白凝固，失去活性，最后通过机体排异作用，使其脱落，从而达到治疗目的。
射频治疗仪在工作时需要在电极头上涂抹电耦合胶，此时电极头会与人体部位脱离，从而导致射频输出电路从重载(人体部位的负载)向空载转换。然而，射频输出电路的核心为射频功放模块，为了满足高效的治疗目的，射频输出电路通常会将射频功放模块的参数调节为最优谐振点以满足射频能量最优地打入人体部位，此时射频功放模块所有的参数均按照人体部位的负载调整，当射频输出电路从重载转向空载时，射频功放模块的电学状态改变，导致内部元器件会急剧升温甚至损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空载检测方法及电路，以解决现有的射频输出电路从重载向空载转换时容易导致内部元器件会急剧升温甚至损坏的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种空载检测方法，用于检测射频输出电路是否空载，包括：
实时获取所述射频输出电路输出的射频电流信号；以及，
基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。
可选的，基于所述射频电流信号的大小判定所述射频输出电路是否空载的步骤包括：
将所述射频电流信号转换为直流电压信号；以及，
判断所述直流电压信号的幅值与一电压阈值的大小，当所述直流电压信号的幅值大于所述电压阈值时，判定所述射频输出电路未空载，当所述直流电压信号的幅值小于或等于所述电压阈值时，判定所述射频输出电路空载。
可选的，当判定所述射频输出电路未空载时，控制所述射频输出电路继续输出所述射频电流信号，当判定所述射频输出电路空载时，控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号。
可选的，控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号一预定时间之后，控制所述射频输出电路重新输出所述射频电流信号。
可选的，所述预定时间为3s～10s。
可选的，所述射频输出电路应用于射频治疗仪中。
本发明还提供了一种空载检测电路，用于检测射频输出电路是否空载，包括：
信号获取模块，用于实时获取所述射频输出电路输出的射频电流信号；以及，
判断模块，用于基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。
可选的，所述信号获取模块包括磁环电感，所述磁环电感环绕所述射频输出电路的输出端。
可选的，所述磁环电感的原边和次边的匝数比为1/30～1。
可选的，所述信号获取模块包括两个分压电容，两个所述分压电容串联后连接在所述射频输出电路的输出端和地端之间，两个所述分压电容之间的节点与所述地端之间输出所述射频电流信号。
可选的，两个所述分压电容中连接所述地端的一者的容值更大。
可选的，所述判断模块包括：
整流单元，连接所述信号获取模块的输出端，用于将所述射频电流信号转换为直流电压信号；以及，
比较单元，连接所述整流单元的输出端，用于比较所述直流电压信号的幅值与一电压阈值的大小，并输出表征所述直流电压信号的幅值与所述电压阈值的大小关系的控制信号。
可选的，所述射频输出电路包括：
控制模块，连接所述比较单元的输出端，用于在所述控制信号表征所述直流电压信号的幅值大于所述电压阈值时输出驱动信号，在所述控制信号表征所述直流电压信号的幅值小于或等于所述电压阈值时，停止输出所述驱动信号；以及，
射频功放模块，连接所述控制模块的输出端，用于将所述驱动信号放大以形成所述射频电流信号。
可选的，所述控制模块停止输出所述驱动信号一预定时间之后，重新输出所述驱动信号。
可选的，所述预定时间大于或等于所述空载检测电路的响应时间。
可选的，所述预定时间为3s～10s；和/或，所述空载检测电路的响应时间大于或等于200ms。
可选的，所述射频输出电路应用于射频治疗仪中。
在本发明提供的空载检测方法及电路中，通过实时获取射频输出电路输出的射频电流信号，然后基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。本发明能够实时对射频输出电路进行空载检测，避免所述射频输出电路从重载向空载转换时内部元器件会急剧升温甚至损坏，提高了射频输出电路的安全性、可可靠性、能量利用率和寿命。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的空载检测方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的空载检测电路的结构框图；
图3为本发明实施例一提供的空载检测电路与射频输出电路的电路图；
图4为本发明实施例一提供的控制信号和驱动信号的时序图；
图5为本发明实施例二提供的空载检测电路与射频输出电路的电路图；
其中，附图标记为：
10-信号获取模块；20-判断模块；21-整流单元；22-比较单元；31-射频功放模块；32-控制模块；33-供电模块；
L-磁环电感；D1、D2、D3、D4-二极管；RL-负载电阻；CL-滤波电容；CMP-比较器；R1、R2-调整电阻；R3-上拉电阻；C1、C2-分压电容；K-节点；Ctrl-控制信号；PWM-驱动信号；VOUT-直流电压信号；Δt1-预定时间；Δt2-空载检测电路的响应时间；t1、t2-时刻。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本实施例提供了一种空载检测方法，用于检测射频输出电路是否空载。本实施例中，所述射频输出电路应用于射频治疗仪中，但不应以此为限，所述射频输出电路还可以应用于其他任何可能的场合中。
图1为本实施例提供的空载检测方法的流程图。如图1所示，所述空载检测方法包括：
步骤S100：实时获取所述射频输出电路输出的射频电流信号；以及，
步骤S200：基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。
具体而言，首先执行步骤S100，开启所述射频治疗仪，所述射频输出电路开始工作并输出射频电流信号，此时实时获取所述射频输出电路输出的所述射频电流信号。
可以理解的是，当所述射频治疗仪的电极头与人体部位接触时，所述射频输出电路是重载状态(人体部位的负载)，所述射频输出电路正常输出预定大小(按照人体部位的负载预先设计好)的射频电流信号，当所述射频治疗仪的电极头与人体部位脱离时，所述射频输出电路是空载状态，所述射频输出电路无法与人体部位形成回路，理想情况下，所述射频输出电路输出的所述射频电流信号应该为0，但由于空气、电耦合胶也有一定的负载，所述射频输出电路此时实际输出的所述射频电流信号可能不为0，但应远小于所述射频输出电路在重载状态下输出的射频电流信号。
需要说明的是，本实施例中所指的“重载”和“空载”是相对概念，也即，“重载”是相对“空载”而言负载较大的状态，“空载”是相对“重载”而言负载较小的状态。
基于此，执行步骤S200，基于所述射频电流信号的大小判定所述射频输出电路是否空载。
具体而言，可以先将所述射频电流信号进行交直流转换，得到直流电流信号，再将所述直流电流信号进行电流/电压转换，从而得到与所述射频电流信号满足一定转换关系的直流电压信号。然后判断所述直流电压信号的幅值与一电压阈值的大小，由于所述射频输出电路在空载状态下输出的所述射频电流信号应该远小于所述射频输出电路在重载状态下输出的所述射频电流信号，因此当所述直流电压信号的幅值大于所述电压阈值时，可以判定所述射频输出电路未空载，当所述直流电压信号的幅值小于或等于所述电压阈值时，可以判定所述射频输出电路空载。
所述电压阈值是一经验值，可以通过实际测试得到，此处不再过多赘述。
进一步地，当判定所述射频输出电路未空载时，可以控制所述射频输出电路继续输出所述射频电流信号，使得所述射频治疗仪继续工作；当判定所述射频输出电路空载时，则可以控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号，使得所述射频治疗仪停止工作，避免所述射频输出电路的内部元器件急剧升温甚至损坏，提高了所述射频输出电路的安全性、可靠性、能量利用率和寿命。
本实施例中，控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号一预定时间之后，可以控制所述射频输出电路重新输出所述射频电流信号。也即是说，当判定所述射频输出电路空载时，只控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号所述预定时间，当所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号所述预定时间之后，自动唤醒所述射频输出电路，使得所述射频输出电路重新输出所述射频电流信号，避免所述射频输出电路长时间无输出，且也可以避免人工操作。
可以理解的是，由于本实施例是实时获取所述射频输出电路输出的所述射频电流信号的，当所述射频输出电路重新输出所述射频电流信号之后，也会实时根据获取的所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载，当判定所述射频输出电路未空载时，所述射频输出电路可以继续工作，持续输出所述射频电流信号，当判定所述射频输出电路空载时，可以再次控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号。
进一步地，所述预定时间可以为3s～10s，但不应以此为限。
作为可选实施例，控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号之后，也可以采用人工操作的方式唤醒所述射频输出电路，使得所述射频输出电路重新输出所述射频电流信号。
为了实现所述空载检测方法，本实施例还提供了一种空载检测电路，用于检测所述射频输出电路是否空载。图2为本实施例提供的空载检测电路的结构框图，如图2所示，所述空载检测电路包括：
信号获取模块10，用于实时获取所述射频输出电路输出的射频电流信号；以及，
判断模块20，用于基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。
图3为本实施例提供的空载检测电路与射频输出电路的电路图。如图3所示，本实施例中，所述信号获取模块10为磁环电感L，所述磁环电感L环绕所述射频输出电路的输出端设置，从而实时获取所述射频输出电路输出的所述射频电流信号。具体而言，所述磁环电感L可以环绕所述射频治疗仪的电极头设置；或者，当所述射频输出电路与所述电极头之间具有导线且位置允许时，所述磁环电感L可以环绕所述射频输出电路与所述电极头之间的导线设置。
本实施例中，所述磁环电感L的原边和次边的匝数比为1/30～1，通过控制所述磁环电感L的原边和次边的匝数比可以调整所述磁环电感L抓取的所述射频电流信号的大小，便于后续的判断步骤，此处不再过多赘述。
进一步地，所述判断模块20包括整流单元21及比较单元22。所述整流单元21连接所述信号获取模块10的输出端，用于将所述信号获取模块10获取的所述射频电流信号转换为直流电压信号VOUT。所述比较单元22连接所述整流单元21的输出端，用于比较所述直流电压信号VOUT的幅值与一电压阈值的大小，并输出表征所述直流电压信号VOUT的幅值与所述电压阈值的大小关系的控制信号Ctrl。
具体而言，本实施例中，所述整流单元21为桥式整流电路，其包括4个二极管D1、D2、D3、D4和负载电阻RL，4个所述二极管D1、D2、D3、D4连接成全桥整流电路，全桥整流电路的输入端连接所述磁环电感L的输出端，从而接入所述射频电流信号并对所述射频电流信号进行交直流转换，并输出直流电流信号。所述负载电阻RL连接全桥整流电路的输出端，从而将所述直流电流信号转换为所述直流电压信号VOUT，通过调整所述负载电阻RL的阻值可以调整所述直流电压信号VOUT的大小。
进一步地，所述整流单元21还包括滤波电容CL，所述滤波电容CL可以滤除所述直流电压信号VOUT中的交流成分，保留其直流成分，使所述直流电压信号VOUT的纹波系数降低，波形变得比较平滑且稳定。当然，作为可选实施例，所述滤波电容CL可以被省略。
本实施例中，所述比较单元22为比较器CMP、调整电阻R1、R2及上拉电阻R3。具体而言，所述直流电压信号VOUT接入所述比较器CMP的第一输入端；所述调整电阻R1的一端连接+12V的电压，另一端连接所述调整电阻R2的一端及所述比较器CMP的第二输入端，所述调整电阻R2的另一端接地，所述调整电阻R1和所述调整电阻R2的阻值可以决定所述电压阈值的大小，因此调整所述调整电阻R1和所述调整电阻R2的阻值可以调整所述电压阈值；所述上拉电阻R3的一端连接+3.3V的电压，另一端连接所述比较器CMP的输出端，所述上拉电阻R3可以将所述比较器CMP的输出端输出的电平信号拉高，从而有利于对所述比较器CMP的输出端输出的电平信号进行后续处理。
进一步地，所述比较器CMP通过比较所述直流电压信号VOUT与所述电压阈值的大小，可以输出表征所述直流电压信号VOUT与所述电压阈值的大小关系的控制信号Ctrl。举例而言，当所述直流电压信号VOUT的幅值大于所述电压阈值时，所述比较器CMP可以输出高电平信号，当所述直流电压信号VOUT的幅值小于或等于所述电压阈值时，所述比较器CMP可以输出低电平信号，但不应以此为限。
进一步地，所述射频输出电路可以包括射频功放模块31及控制模块32。所述控制模块32连接所述比较单元22的输出端，用于在所述控制信号Ctrl表征所述直流电压信号VOUT的幅值大于所述电压阈值时输出驱动信号PWM，在所述控制信号Ctrl表征所述直流电压信号VOUT的幅值小于或等于所述电压阈值时，停止输出所述驱动信号PWM。所述射频功放模块31连接所述控制模块32的输出端，用于将所述驱动信号PWM放大并输出所述射频电流信号。通常，所述驱动信号PWM为占空比信号。
当所述控制模块32停止输出所述驱动信号PWM所述预定时间之后，可以继续输出所述驱动信号PWM，避免所述射频输出电路长时间无输出。
举例而言，图4为本实施例提供的控制信号Ctrl和驱动信号PWM的时序图。如图4所示，所述射频输出电路开始工作后，所述控制模块32持续输出所述驱动信号PWM，在t1时刻，所述空载检测电路检测到所述射频输出电路处于空载状态，此时所述控制模块32停止输出所述驱动信号PWM。经过所述预定时间Δt1之后，所述控制模块32重新输出所述驱动信号PWM，但经过所述空载检测电路的响应时间Δt2之后，所述空载检测电路检测到所述射频输出电路仍然处于空载状态，此时所述控制模块32再次停止输出所述驱动信号PWM。直至到达t2时刻，所述控制模块32重新输出所述驱动信号PWM之后，所述空载检测电路检测到所述射频输出电路未处于空载状态，此时所述射频输出电路可以继续输出所述驱动信号PWM。
需要说明的是，所述预定时间Δt1大于或等于所述空载检测电路的响应时间Δt2，从而避免所述空载检测电路无法在所述预定时间Δt1内检测到所述射频输出电路的负载状态。可选的，所述预定时间Δt1可以为3s～10s，所述空载检测电路的响应时间Δt2可以大于或等于200ms，但不应以此为限。
当然，请继续参阅图3，所述射频输出电路还可以包括供电模块33，用于为所述控制模块32及所述射频功放模块31供电，此处不再过多赘述。
实施例二
图5为本实施例提供的空载检测电路的结构示意图。如图5所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述空载检测电路的信号获取模块10包括两个分压电容C1、C2，两个所述分压电容C1、C2串联后连接在所述射频输出电路的输出端和地端之间，两个所述分压电容C1、C2之间的节点K与所述地端之间输出所述射频电流信号。
作为可选实施例，两个所述分压电容C1、C2中连接所述地端的一者的容值更大，也即所述分压电容C1的容值大于所述分压电容C2的容值，从而不会过多影响所述射频输出电路的输出阻抗，且通过调整所述分压电容C1的容量可以改变电压的衰减比倍数，从而改变所述射频电流信号的大小。
综上，在本发明实施例提供的空载检测方法及电路中，通过实时获取射频输出电路输出的射频电流信号，然后基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。本发明能够实时对射频输出电路进行空载检测，避免所述射频输出电路从重载向空载转换时内部元器件会急剧升温甚至损坏，提高了射频输出电路的安全性、可可靠性、能量利用率和寿命。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。
Claims (17)
1.一种空载检测方法，用于检测射频输出电路是否空载，其特征在于，包括：
实时获取所述射频输出电路输出的射频电流信号；以及，
基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。
2.如权利要求1所述的空载检测方法，其特征在于，基于所述射频电流信号的大小判定所述射频输出电路是否空载的步骤包括：
将所述射频电流信号转换为直流电压信号；以及，
判断所述直流电压信号的幅值与一电压阈值的大小，当所述直流电压信号的幅值大于所述电压阈值时，判定所述射频输出电路未空载，当所述直流电压信号的幅值小于或等于所述电压阈值时，判定所述射频输出电路空载。
3.如权利要求1或2所述的空载检测方法，其特征在于，当判定所述射频输出电路未空载时，控制所述射频输出电路继续输出所述射频电流信号，当判定所述射频输出电路空载时，控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号。
4.如权利要求3所述的空载检测方法，其特征在于，控制所述射频输出电路停止输出所述射频电流信号一预定时间之后，控制所述射频输出电路重新输出所述射频电流信号。
5.如权利要求4所述的空载检测方法，其特征在于，所述预定时间为3s～10s。
6.如权利要求1所述的空载检测方法，其特征在于，所述射频输出电路应用于射频治疗仪中。
7.一种空载检测电路，用于检测射频输出电路是否空载，其特征在于，包括：
信号获取模块，用于实时获取所述射频输出电路输出的射频电流信号；以及，
判断模块，用于基于所述射频电流信号的大小判断所述射频输出电路是否空载。
8.如权利要求7所述的空载检测电路，其特征在于，所述信号获取模块包括磁环电感，所述磁环电感环绕所述射频输出电路的输出端。
9.如权利要求8所述的空载检测电路，其特征在于，所述磁环电感的原边和次边的匝数比为1/30～1。
10.如权利要求7所述的空载检测电路，其特征在于，所述信号获取模块包括两个分压电容，两个所述分压电容串联后连接在所述射频输出电路的输出端和地端之间，两个所述分压电容之间的节点与所述地端之间输出所述射频电流信号。
11.如权利要求10所述的空载检测电路，其特征在于，两个所述分压电容中连接所述地端的一者的容值更大。
12.如权利要求7～11中任一项所述的空载检测电路，其特征在于，所述判断模块包括：
整流单元，连接所述信号获取模块的输出端，用于将所述射频电流信号转换为直流电压信号；以及，
比较单元，连接所述整流单元的输出端，用于比较所述直流电压信号的幅值与一电压阈值的大小，并输出表征所述直流电压信号的幅值与所述电压阈值的大小关系的控制信号。
13.如权利要求12所述的空载检测电路，其特征在于，所述射频输出电路包括：
控制模块，连接所述比较单元的输出端，用于在所述控制信号表征所述直流电压信号的幅值大于所述电压阈值时输出驱动信号，在所述控制信号表征所述直流电压信号的幅值小于或等于所述电压阈值时，停止输出所述驱动信号；以及，
射频功放模块，连接所述控制模块的输出端，用于将所述驱动信号放大以形成所述射频电流信号。
14.如权利要求13所述的空载检测电路，其特征在于，所述控制模块停止输出所述驱动信号一预定时间之后，重新输出所述驱动信号。
15.如权利要求13所述的空载检测电路，其特征在于，所述预定时间大于或等于所述空载检测电路的响应时间。
16.如权利要求15所述的空载检测电路，其特征在于，所述预定时间为3s～10s；和/或，所述空载检测电路的响应时间大于或等于200ms。
17.如权利要求7所述的空载检测电路，其特征在于，所述射频输出电路应用于射频治疗仪中。
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