CN212441926U - 一种压电冲击波驱动装置及压电冲击波设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电冲击波驱动装置，通过第一变压器和第一整流电路将市电转换为直流电，而后经过逆变电路提高电压频率后，经第二变压器转换为高频高压的交流电，有效降低了升压变压器所需的体积，再通过第二整流电路转换为高压脉冲或高压直流电对储能装置进行充电，得到压电冲击波设备需要的能量，在脉冲激发电路的控制下，以脉冲的形式对电极进行放电，以转换为目标冲击波。可见，本实用新型提供的压电冲击波驱动装置通过提高工作频率，在保证电压放大效果的基础上有效减小了冲击波设备的体积和质量，且提高了转换效率，加快了充电时间，进而提高了冲击波设备的放电效果。本实用新型还公开了一种压电冲击波设备，具有上述有益效果。

Description

一种压电冲击波驱动装置及压电冲击波设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种压电冲击波驱动装置及压电冲击波设备。

背景技术

冲击波是一种机械波，它具有声学、光学和力学的某些性质，在临床医学领域最早应用于体外冲击波碎石。

图1为现有技术中的冲击波驱动装置的电路图。

如图1所示，现阶段常用的冲击波设备能量装置通过隔离变压器T3连接市电电源，以高压变压器T4为核心，将工频电压升压至需要的电压，经过整流后作用于电极。

为了取得目标高压，上述装置需要升压水平较高的高压变压器，导致设备整体体积较大、质量较大，且充电时间慢，严重影响了设备的放电频率，进而影响了设备生成冲击波的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种压电冲击波驱动装置及压电冲击波设备，用于降低冲击波设备的体积，从而提高对外输出的能量。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种压电冲击波驱动装置，包括：第一变压器，第一整流电路，用于升高工作电压的频率的逆变电路，第二变压器，第二整流电路，储能装置和脉冲激发电路；

其中，所述第一变压器的原边与市电电源连接，所述第一变压器的副边与第一整流电路的输入端连接，所述第一整流电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端与所述第二变压器的原边连接，所述第二变压器的副边与所述第二整流电路的输入端连接，所述第二整流电路的输出端与所述储能装置的输入端连接，所述储能装置的输出端与所述脉冲激发电路的输入端连接，所述脉冲激发电路的输出端与输出电极连接。

可选的，所述逆变电路具体包括：时基芯片，第一桥式驱动集成芯片和与所述第一桥式驱动集成芯片对应的第一桥式电路；

其中，所述第一桥式驱动集成芯片的电压输入端与第一整流电路的输出端连接，所述第一桥式驱动集成芯片的电压输出端与所述第一桥式电路的控制端连接，所述第一桥式电路的输出端与所述第二变压器的原边连接；

所述时基芯片的输出端与所述第一桥式驱动集成芯片的驱动端连接，用于产生预设频率的方波并发送至所述第一桥式驱动集成芯片，所述第一桥式驱动集成芯片用于根据所述方波对所述第一桥式电路输出所述预设频率的驱动信号，以在所述第二变压器的原边生成所述预设频率的交流波。

可选的，所述第一桥式驱动集成芯片具体为半桥驱动集成芯片；

相应的，所述第一桥式电路具体包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述半桥驱动集成芯片的高侧输出端连接，所述第一场效应管的漏极与第二直流电源连接，所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的栅极与所述半桥驱动集成芯片的低侧输出端连接，所述第二场效应管的源极接地。

可选的，所述逆变电路具体包括：谐振电路，第二桥式驱动集成芯片和与所述二桥式驱动集成芯片对应的第二桥式电路；

所述第二桥式驱动集成芯片的电压输入端与第一整流电路的输出端连接，所述二桥式驱动集成芯片的电压输出端与所述第二桥式电路的控制端连接，所述第二桥式电路的输出端与所述第二变压器的原边连接；

所述谐振电路的输出端与所述第二桥式驱动集成芯片的驱动端连接，用于产生预设频率的谐振信号并发送至所述第二桥式驱动集成芯片，所述第二桥式驱动集成芯片用于根据所述谐振信号对所述第二桥式电路输出所述预设频率的驱动信号，以在所述第二变压器的原边生成所述预设频率的交流波。

可选的，所述储能装置具体为储能电容。

可选的，还包括与所述储能装置连接的泄放电路。

可选的，所述泄放电路具体包括：泄放电阻和泄放开关；

所述泄放电阻的第一端与所述储能装置的第一端连接，所述泄放电阻的第二端与所述泄放开关的第一端连接，所述泄放开关的第二端与所述储能装置的第二端连接。

可选的，所述泄放开关具体为继电器。

可选的，还包括设于所述第一整流电路和所述逆变电路之间的滤波电路。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种压电冲击波设备，包括上述任意一项所述的压电冲击波驱动装置。

本实用新型提供的压电冲击波驱动装置，包括：顺次连接的第一变压器、第一整流电路、用于升高工作电压的频率的逆变电路、第二变压器、第二整流电路、储能装置和脉冲激发电路；其中，第一变压器与市电电源连接，经过第一变压器和第一整流电路后转换为直流电，而后经过逆变电路提高电压频率后，经第二变压器转换为高频高压的交流电，有效降低了第二变压器所需的体积，再通过第二整流电路转换为高压脉冲或高压直流电对储能装置进行充电，得到压电冲击波设备需要的能量，该能量在脉冲激发电路的控制下，以脉冲的形式对电极进行放电，以转换为目标冲击波。可见，本实用新型提供的压电冲击波驱动装置通过提高工作频率，在保证电压放大效果的基础上有效减小了冲击波设备的体积和质量，且提高了转换效率，加快了充电时间，进而提高了冲击波设备的放电效果。本实用新型还提供一种压电冲击波设备，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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附图。

图1为现有技术中的冲击波驱动装置的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的输入电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的逆变升压电路的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的输出电路的电路图。

其中，201-第一变压器，202-第一整流电路，203-逆变电路，204-第二变压器，205-第二整流电路，206-储能装置，207-脉冲激发电路。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种压电冲击波驱动装置及压电冲击波设备，用于降低冲击波设备的体积，从而提高对外输出的能量。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

图2为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的输入电路的电路图。

如图2所示，本实用新型实施例提供的压电冲击波驱动装置包括：第一变压器201，第一整流电路202，用于升高工作电压的频率的逆变电路203，第二变压器204，第二整流电路205，储能装置206和脉冲激发电路207；

其中，第一变压器201的原边与市电电源连接，第一变压器201的副边与第一整流电路202的输入端连接，第一整流电路202的输出端与逆变电路203的输入端连接，逆变电路203的输出端与第二变压器204的原边连接，第二变压器204的副边与第二整流电路205的输入端连接，第二整流电路205的输出端与储能装置206的输入端连接，储能装置206的输出端与脉冲激发电机连接。

在具体实际应用中，为实现将工作电压升频，本实用新型实施例采用整流-逆变-再整流的方式，从而在逆变过程中实现升频。

第一变压器201作为隔离变压器，将220V交流市电转换为初始电压，然后经过第一整流电路202转换得到直流电，该直流电经过逆变电路203转换为一定频率、一定占空比的方波后，经第二变压器204得到最终需要的高压脉冲或者高压直流电，该高压脉冲或者高压直流电对蓄能电容进行充电，得到设备需要的能量，该能量在脉冲激发电路207的控制下，以脉冲的形式对电极进行放电，经过冲击波设备的压电转换手柄，最终转换为冲击波输出。

在具体实施中，第一变压器201和第一整流电路202所组成的输入电路如图3所示，第一变压器201具体可以采用降压变压器T1，降压变压器T1将220V交流市电转换为初始电压，由整流桥D1构成第一整流电路202。由于此时得到的直流电中包含一定的谐波，故本实用新型实施例提供的压电冲击波驱动装置还可以包括设于第一整流电路202和逆变电路203之间的滤波电路，如图3所示的由电容C1和电阻R1组成的滤波电路。

第二变压器204采用升压变压器，逆变电路203和第二变压器204组成逆变升压电路，用于升高第一整流电路202输出的低压直流电的频率，从而实现在第二变压器204的副边得到高压高频的交流电。

第二整流电路205、储能装置206和脉冲激发电路207组成压电冲击波驱动装置的输出电路，用于将高压高频的交流电再次整流得到直流电后对储能装置206进行充电以满足所需能量的积蓄，通过脉冲激发电路207控制电极输出目标冲击波。其中，储能装置206具体可以储能电容，从而在前端电路产生异常信号，如电压过高时，储能电容会主动故障，起到保护后端电路的作用。

本实用新型实施例提供的压电冲击波驱动装置，包括：顺次连接的第一变压器、第一整流电路、用于升高工作电压的频率的逆变电路、第二变压器、第二整流电路、储能装置和脉冲激发电路；其中，第一变压器与市电电源连接，经过第一变压器和第一整流电路后转换为直流电，而后经过逆变电路提高电压频率后，经第二变压器转换为高频高压的交流电，有效降低了第二变压器所需的体积，再通过第二整流电路转换为高压脉冲或高压直流电对储能装置进行充电，得到压电冲击波设备需要的能量，该能量在脉冲激发电路的控制下，以脉冲的形式对电极进行放电，以转换为目标冲击波。可见，本实用新型实施例提供的压电冲击波驱动装置通过提高工作频率，在保证电压放大效果的基础上有效减小了冲击波设备的体积和质量，且提高了转换效率，加快了充电时间，进而提高了冲击波设备的放电效果。

图4为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的逆变升压电路的电路图。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例对逆变电路203进行具体说明。

为实现升频，逆变电路203包括驱动电路和桥式开关电路组成。其中，驱动电路可以采用时基芯片生成一定频率的方波，也可以采用谐振电路；桥式开关电路可以为全桥开关电路，也可以为半桥开关电路。逆变电路203可以采用时基芯片和第一桥式开关电路组成，也可以采用谐振电路和第二桥式开关电路组成。

若采用时基芯片和第一桥式开关电路组成逆变电路203，则图4所示，逆变电路203具体包括：时基芯片U2，第一桥式驱动集成芯片U1和与第一桥式驱动集成芯片U1对应的第一桥式电路；

其中，第一桥式驱动集成芯片U1的电压输入端与第一整流电路202的输出端连接，第一桥式驱动集成芯片U1的电压输出端与第一桥式电路的控制端连接，第一桥式电路的输出端与第二变压器204(如图4所示的升压变压器T2)的原边连接；

时基芯片U2的输出端与第一桥式驱动集成芯片U1的驱动端连接，用于产生预设频率的方波并发送至第一桥式驱动集成芯片U1，第一桥式驱动集成芯片U1用于根据该方波对第一桥式电路输出预设频率的驱动信号，以在第二变压器204的原边生成预设频率的交流波，进而实现在第二变压器204的副边生成高频高压的交流电。

其中，第一桥式驱动集成芯片U1和时基芯片U2均由直流电源VCC供电，第一桥式电路由直流电源VCC1供电。

如图4所示，第一桥式驱动集成芯片U1可以采用半桥驱动集成芯片，可同时驱动高侧和低侧大功率场效应管。相应的，第一桥式电路具体包括第一场效应管M1和第二场效应管M2，第一场效应管M1的栅极与半桥驱动集成芯片的高侧输出端连接，第一场效应管M1的漏极与第二直流电源连接，第一场效应管M1的源极与第二场效应管M2的漏极连接，第二场效应管M2的栅极与半桥驱动集成芯片的低侧输出端连接，第二场效应管M2的源极接地。

时基芯片U2通过控制电位器VR3以产生预设频率的方波，经过OUT引脚输出至开关Q1的基极，进而将预设频率的方波信号输入半桥驱动集成芯片的RT引脚和CT引脚。

第一桥式驱动集成芯片U1也可以采用全桥驱动集成芯片，相应的第二桥式开关电路应由四个场效应管组成。

在另一实施例中，逆变电路203具体可以包括：谐振电路，第二桥式驱动集成芯片和与二桥式驱动集成芯片对应的第二桥式电路；

第二桥式驱动集成芯片的电压输入端与第一整流电路202的输出端连接，二桥式驱动集成芯片的电压输出端与第二桥式电路的控制端连接，第二桥式电路的输出端与第二变压器204的原边连接；

谐振电路的输出端与第二桥式驱动集成芯片的驱动端连接，用于产生预设频率的谐振信号并发送至第二桥式驱动集成芯片，第二桥式驱动集成芯片用于根据谐振信号对第二桥式电路输出预设频率的驱动信号，以在第二变压器204的原边生成预设频率的交流波。

图5为本实用新型实施例提供的一种压电冲击波驱动装置的输出电路的电路图。

在上述实施例中提到，储能装置206采用储能电容，如图5所示的电容C13，具体可以采用高能储能电容，起到对后端电路的保护作用。在由第二整流电路205、储能装置206和脉冲激发电路207组成的输出电路中，第二整流电路205由二极管D5构成，其阳极与第二变压器204(如图4所示的升压变压器T2)的副边连接，阴极与电容C13的第一端连接，电容C13的第二端通过电阻R10接地。经过限流电阻R11后，可以连接另一高能储能电容C14，保证能量储备。脉冲激发电路207包括晶闸管X1，晶闸管X1的控制端与压电冲击波设备的主机连接，主机发送的控制信号Ctrl1控制晶闸管的打开和关闭，将储能电容中的能量推放到电极，从而产生冲击波。

在压电冲击波设备暂停或停止工作时，储能装置206中可能还存有能量，为保证设备安全，本实用新型实施例提供的压电冲击波驱动装置还包括与储能装置206连接的泄放电路。泄放电路包括主动泄放和被动泄放两种方案，被动泄放即在储能装置206回路上设置泄放电阻，虽然结构简单，但会造成能量浪费。

优选的是，采用泄放电阻和泄放开关组成泄放电路。如图5所示，泄放电阻R12的第一端与储能装置206(C13、C14)的第一端连接，泄放电阻R12的第二端与泄放开关LS1的第一端连接，泄放开关LS1的第二端与储能装置206(C13、C14)的第二端连接。泄放开关LS1可以采用继电器，通过开关Q2控制。基于这种主动式泄放电路，通过主机发送控制信号Ctrl2控制开关Q2，进而泄放开关LS1的开关，即可实现主动控制泄放，当压电冲击波设备只是暂停工作时，可以断开泄放开关LS1，储能装置206中的能量不会流失，当压电冲击波设备停止工作时，再打开泄放开关LS1，释放储能装置206中的能量。

上文详述了压电冲击波驱动装置对应的各个实施例，在此基础上，本实用新型还公开了与上述压电冲击波驱动装置对应的压电冲击波设备，可以包括上述任意一项实施例所述的压电冲击波驱动装置。

为进一步提高设备安全性，可以在压电冲击波驱动装置外部加设绝缘胶封装工艺，从而保证电源安全性。

由于压电冲击波设备部分的实施例与压电冲击波驱动装置部分的实施例相互对应，因此压电冲击波设备部分的实施例请参见压电冲击波驱动装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

以上对本实用新型所提供的压电冲击波驱动装置及压电冲击波设备进行了详细介绍。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都是与其它实施例的不用之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种压电冲击波驱动装置，其特征在于，包括：第一变压器，第一整流电路，用于升高工作电压的频率的逆变电路，第二变压器，第二整流电路，储能装置和脉冲激发电路；

其中，所述第一变压器的原边与市电电源连接，所述第一变压器的副边与第一整流电路的输入端连接，所述第一整流电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端与所述第二变压器的原边连接，所述第二变压器的副边与所述第二整流电路的输入端连接，所述第二整流电路的输出端与所述储能装置的输入端连接，所述储能装置的输出端与所述脉冲激发电路的输入端连接，所述脉冲激发电路的输出端与输出电极连接。

2.根据权利要求1所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，所述逆变电路具体包括：时基芯片，第一桥式驱动集成芯片和与所述第一桥式驱动集成芯片对应的第一桥式电路；

其中，所述第一桥式驱动集成芯片的电压输入端与第一整流电路的输出端连接，所述第一桥式驱动集成芯片的电压输出端与所述第一桥式电路的控制端连接，所述第一桥式电路的输出端与所述第二变压器的原边连接；

所述时基芯片的输出端与所述第一桥式驱动集成芯片的驱动端连接，用于产生预设频率的方波并发送至所述第一桥式驱动集成芯片，所述第一桥式驱动集成芯片用于根据所述方波对所述第一桥式电路输出所述预设频率的驱动信号，以在所述第二变压器的原边生成所述预设频率的交流波。

3.根据权利要求2所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，所述第一桥式驱动集成芯片具体为半桥驱动集成芯片；

相应的，所述第一桥式电路具体包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述半桥驱动集成芯片的高侧输出端连接，所述第一场效应管的漏极与第二直流电源连接，所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的栅极与所述半桥驱动集成芯片的低侧输出端连接，所述第二场效应管的源极接地。

4.根据权利要求1所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，所述逆变电路具体包括：谐振电路，第二桥式驱动集成芯片和与所述二桥式驱动集成芯片对应的第二桥式电路；

所述第二桥式驱动集成芯片的电压输入端与第一整流电路的输出端连接，所述二桥式驱动集成芯片的电压输出端与所述第二桥式电路的控制端连接，所述第二桥式电路的输出端与所述第二变压器的原边连接；

所述谐振电路的输出端与所述第二桥式驱动集成芯片的驱动端连接，用于产生预设频率的谐振信号并发送至所述第二桥式驱动集成芯片，所述第二桥式驱动集成芯片用于根据所述谐振信号对所述第二桥式电路输出所述预设频率的驱动信号，以在所述第二变压器的原边生成所述预设频率的交流波。

5.根据权利要求1所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，所述储能装置具体为储能电容。

6.根据权利要求1所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，还包括与所述储能装置连接的泄放电路。

7.根据权利要求6所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，所述泄放电路具体包括：泄放电阻和泄放开关；

所述泄放电阻的第一端与所述储能装置的第一端连接，所述泄放电阻的第二端与所述泄放开关的第一端连接，所述泄放开关的第二端与所述储能装置的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，所述泄放开关具体为继电器。

9.根据权利要求1所述的压电冲击波驱动装置，其特征在于，还包括设于所述第一整流电路和所述逆变电路之间的滤波电路。

10.一种压电冲击波设备，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的压电冲击波驱动装置。

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