CN213552294U - 一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，属于医疗器械技术领域，包括方波生成电路、正弦波生成电路；所述方波生成电路和正弦波生成电路依次连接。所述方波生成电路为小于12V的低电压能量电路，所述正弦波生成电路包括全桥逆变电路、正弦波选频电路、放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路，所述电路依次连接。所述全桥逆变电路、正弦波选频电路为小于400V的直流电压能量电路，所述放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路为小于8000V的交流正弦电压能量电路。本实用新型能够生成高频电刀在电切模式下所需的正弦波信号，其电路设计结构简单，降低了电路成本，提高了电路效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路。
背景技术
高频电刀是利用高频电流对人体组织直接进行切割、止血或烧灼的高频大功率电气设备，是电子技术在医学领域的成功应用。由于其具有切割速度快、止血效果好的优点，高频电刀已在医疗手术中得到广泛使用。
高频电刀的工作原理：如果低频交流电通过人体组织，几个mA的电流就会引起肌肉收缩，并对人体有刺激作用，而当频率达到300kHz以上的电流通过人体时，对肌体的刺激作用已非常薄弱，高频电流虽对人体已经没有刺激作用，但会使具有一定阻抗的人体组织产生热效应。高频电刀就是利用高频电流的这一特性制成的。它将高频电流聚集于电刀电极的尖端，由于尖端与人体接触面积小、电流密度大，会产生较高能量，接触处的人体组织中的细胞会受热，如果电流是持续的高频电流，细胞受到的热量会逐渐增加，当热量达到一定程度时，接触处的细胞会受热破裂，细胞破裂后其水份成为水汽，带走细胞上的热量，但对切口周围细胞不会产生影响，这就是电切。如果电流是间断的高频电流，那么，产生的热效应也是间断的，细胞内部水份得不到足够的高温，细胞就不会破裂，但会慢慢脱水，细胞就会干燥凝固，这就是电凝。这就是高频电刀的两个基本工作模式。
根据大量检测实践发现：在电切模式下，输出的波形是一个连续不断的正弦波，该波在切割组织方面非常有效。在应用的电路中实现正弦波大都方波转换而成，这种同频的转换比较困难，而且当电路功率较大时，如大于100W时，电路设计复杂度非常高，通常的RC滤波一般得不到满意的效果，而采用单片机技术又过于复杂，采用各种低通开关电容滤波器芯片直接滤波的方式往往需要以增加电路功耗为代价实现所需的滤波效果，不利于实现低成本和低功耗的产品。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，能够生成高频电刀在电切模式下所需的正弦波信号，其电路设计结构简单，降低了电路成本，提高了电路效率。
为实现上述目的，按照本实用新型提供的技术方案，所述一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，包括方波生成电路、正弦波生成电路；所述方波生成电路和正弦波生成电路依次连接。所述方波生成电路为小于12V的低电压能量电路，所述正弦波生成电路包括全桥逆变电路、正弦波选频电路、放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路，所述电路依次连接。所述全桥逆变电路、正弦波选频电路为小于400V的直流电压能量电路，所述放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路为小于8000V的交流正弦电压能量电路。
所述方波生成电路包括两路并联互补的高频方波直流信号Driver1和Driver2，通过驱动芯片产生12V的交流方波信号，然后经过隔离变压器T1,T2形成四路驱动信号；
进一步地，所述全桥逆变电路通过Q1，Q2，Q3，Q4组成，通过逆变产生了和Driver1、Driver2频率相同，幅值和能量不同的方波波形，起到放大的功能；
进一步地，所述正弦波选频电路由L2和C38组成选频的LC电路，将方波转成正弦波，LC应用公式为：
F=1/（2*Л*Sqrt（L*C））
其中，F为频率，L为电感量，C为电容量。
进一步地，所述放大隔离电路由变压器T3构成，所述变压器T3的初级采用1槽绕组，次级采用3槽绕组，将原边电压信号放大到需要的电压幅值；
进一步地，所述模式切换电路由多个继电器串并联组成，用于切换高频电刀在使用过程的不同的输出通路；
进一步地，所述阻抗匹配电路通过RF_OUT和RF_OUT_RIN两路信号在人体形成回路，C39和C105根据切割人体组织反馈的阻抗不同而选择不同的阻抗点，当电路停止对外能量输出时，RL5,R22和R23组成能量吸收电路，用于将电路中多余的电流能量进行吸收，防止多余能量作用于人体组织而造成灼伤。
优选地，所述方波生成电路的前级R8，R11,R19和R20组成限流电阻，配合对地电容，组成RC电路，对输入过阻尼或欠阻尼的波形进行校正。
优选地，所述方波生成电路中的隔离变压器T1,T2不仅起到交流能量传递作用，还起到与输入端隔离的作用；
优选地，所述全桥逆变电路还包括L1工模电感，起到滤除干扰，消除毛刺的作用。
相较与现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型电路采用隔离变压器T1,T2将后端的高电压电路与输入电路隔离，采用变压器T3将输入端和应用端电路进行隔离，这样路之间通过变压器相互隔离，当任一部分电路发生故障后，不会损坏整个电路或对人体造成伤害。
2、本实用新型电路将全桥驱动的方式产生的方波通过简单的正弦波选频电路，获得高频电刀电切模式下需要的正弦波信号，电路设计结构简单，降低了设计的复杂度。
3、本实用新型电路采用通过器件选型和参数设置，从而无需更改电路原理和电路板的设计，可实现100W以上的较大功率的输出，同时进行逐级能量放大的设计，电路输出稳定。
附图说明
图1为本实用新型方波生成电路1的具体连接示意图。
图2为本实用新型方波生成电路2的具体连接示意图。
图3为本实用新型正弦波生成电路的具体连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
本实用新型提供了一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，包括方波生成电路、正弦波生成电路；所述方波生成电路和正弦波生成电路依次连接；所述正弦波生成电路包括全桥逆变电路、正弦波选频电路、放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路，所述电路依次连接；所述方波生成电路为小于12V的低电压能量电路，所述全桥逆变电路、正弦波选频电路为小于400V的直流电压能量电路，所述放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路为小于8000V的交流正弦电压能量电路。
如图1，图2所示，为本实用新型方波生成电路的具体连接示意图。所述方波生成电路包括两路并联互补的高频方波直流信号Driver1和Driver2，通过驱动芯片产生12V的交流方波信号，然后经过隔离变压器T1,T2形成四路驱动信号；电路的前级R8，R11,R19和R20组成限流电阻，配合对地电容，组成RC电路，对输入过阻尼或欠阻尼的波形进行校正；隔离变压器T1,T2不仅起到交流能量传递作用，还起到与输入端隔离的作用。
如图3所示，为本实用新型正弦波生成电路的具体连接示意图。所述正弦波生成电路包括全桥逆变电路、正弦波选频电路、放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路，所述电路依次连接。
所述全桥逆变电路通过Q1，Q2，Q3，Q4组成，通过逆变产生了和Driver1、Driver2频率相同，但是幅值和能量不同的方波波形，起到放大的功能；L1工模电感，起到滤除干扰，消除毛刺的作用。
所述正弦波选频电路由L2和C38组成选频的LC电路，将方波转成正弦波，LC应用公式为：
F=1/（2*Л*Sqrt（L*C））
其中，F为频率，L为电感量，C为电容量。
所述放大隔离电路由变压器T3构成，所述变压器T3的初级采用1槽绕组，次级采用3槽绕组，将原边电压信号放大到需要的电压幅值；
所述模式切换电路由多个继电器串并联组成，用于切换高频电刀在使用过程的不同的输出通路；
所述阻抗匹配电路通过RF_OUT和RF_OUT_RIN两路信号在人体形成回路，C39和C105根据切割人体组织反馈的阻抗不同而选择不同的阻抗点，当电路停止对外能量输出时，RL5,R22和R23组成能量吸收电路，用于将电路中多余的电流能量进行吸收，防止多余能量作用于人体组织而造成灼伤。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本实用新型专利的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，其特征在于，包括方波生成电路、正弦波生成电路；所述方波生成电路和正弦波生成电路依次连接；所述正弦波生成电路包括全桥逆变电路、正弦波选频电路、放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路，所述电路依次连接；所述方波生成电路为小于12V的低电压能量电路，所述全桥逆变电路、正弦波选频电路为小于400V的电压能量电路，所述放大隔离电路、模式切换电路、阻抗匹配电路为小于8000V的电压能量电路。
2.根据权利要求1所述的一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，其特征在于，所述方波生成电路包括两路并联互补的高频方波直流信号Driver1和Driver2，通过驱动芯片产生12V的交流方波信号，然后经过隔离变压器T1,T2形成四路驱动信号；所述方波生成电路的前级R8，R11,R19和R20组成限流电阻，配合对地电容，组成RC电路，对输入过阻尼或欠阻尼的波形进行校正；所述方波生成电路中的隔离变压器T1,T2进行交流能量传递，同时与输入端进行隔离。
3.根据权利要求1所述的一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，其特征在于，所述全桥逆变电路通过Q1，Q2，Q3，Q4组成，通过逆变产生了和Driver1、Driver2频率相同，幅值和能量不同的方波波形。
4.根据权利要求1所述的一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，其特征在于，所述正弦波选频电路由L2和C38组成选频的LC电路，将方波转成正弦波。
5.根据权利要求1所述的一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，其特征在于，所述放大隔离电路由变压器T3构成，所述变压器T3的初级采用1槽绕组，次级采用3槽绕组，将原边电压信号放大到需要的电压幅值。
6.根据权利要求1所述的一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，其特征在于，所述模式切换电路由多个继电器串并联组成，用于切换高频电刀在使用过程的不同的输出通路。
7.根据权利要求1所述的一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路通过RF_OUT和RF_OUT_RIN两路信号在人体形成回路，C39和C105根据切割人体组织反馈的阻抗不同而选择不同的阻抗点，当电路停止对外能量输出时，RL5,R22和R23组成能量吸收电路，用于将电路中多余的电流能量进行吸收。
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| CN202022449913.5U CN213552294U (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种隔离式大功率直流信号转正弦波信号电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023124755A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 武汉迈瑞医疗技术研究院有限公司 | 一种集成手术系统 |
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2020
- 2020-10-29 CN CN202022449913.5U patent/CN213552294U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| WO2023124755A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 武汉迈瑞医疗技术研究院有限公司 | 一种集成手术系统 |
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