CN216870448U - 方波交流输入单元、非方波交流输入单元和电能输入系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种方波交流输入单元、非方波交流输入单元和电能输入系统。该方波交流输入单元具体包括：驱动电路和逆变电路；其应用于生物检测芯片的加热孵育系统。由于逆变电路的交流侧输出平均电压值为零的方波交流电，且通过相应的连接件，连接生物检测芯片上相应加热位点的电极对，所以方波输入单元可以向滴加于相应加热位点的待检液体输出该方波交流电，并使该待检液体可以将交流电电能转换为热能，来提升自身温度；从而本实用新型采用各待检液体直接作为热源，使各待检液体均匀受热，避免了各加热位点因热传递条件不完全一致所导致的受热程度不均匀的现象。而且该方波交流电的平均电压值为零，因此不会影响各待检液体的原有特性。

Description

方波交流输入单元、非方波交流输入单元和电能输入系统

技术领域

本实用新型生物检测芯片的加热孵育技术领域，特别是用于对电化学分析芯片、生化物质检测芯片、微生物及其核酸检测芯片、修饰电极芯片等芯片上的液体进行加热孵育的一种方波交流输入单元、非方波交流输入单元和电能输入系统。

背景技术

电化学芯片一般由基底和上面的电极组成。基底一般为不导电的玻璃、陶瓷、塑料等材料，上面的电极一般为金属镀膜。电化学芯片上面一般有三个区域，电极区、导线区和引线区。使用时将待测液体滴在电极区域，使用接插件与芯片引线区上的触盘以导出信号。

芯片上的一个电极区一般由2个或以上电极组成，被称为一个cell，为了实现大通量的电化学分析，往往在一块电化学芯片上放置多个cell，每个cell独立地运行电化学分析，发生相应的电化学反应。这种芯片被称为多通道电化学芯片。

电化学分析芯片、生物检测芯片、修饰电极芯片等芯片常采用多通道设计，即一片芯片上存在多个反应位置、检测位点、修饰电极区域，每个位置的所进行的反应、检测物、检测试剂、电极修饰成分各不相同。

电化学分析芯片、生物检测芯片、修饰电极芯片等芯片在使用中，常常需要将液体滴加在芯片表面的特定区域，待液体中的成分与芯片表面发生物理/化学反应，液体中的特定成分分子会被电极表面的分子所捕捉配对，根据这种特异性配对的数量实现定性定量分析；同时液体中非特异性分子也会存在一定几率与电极表面的分子形成结合，这种非特异性结合会对检测结果造成干扰。

为了提高检测灵敏度和特异性，增强特异性分子的结合率，由于核酸、蛋白、抗原抗体等分子的结合反应通常需要一定的温度条件才会发生，需要将载有液体的芯片做加热孵育处理。对于多通道检测芯片，需要使芯片上各个位点的孵育效果相同。

目前，通常采用恒温箱式或者热板式等传统加热方式，即加热位点通过热传导、热对流或热辐射中的一种或多种形式从外部热源吸收热量，来提升自身温度；但是，在上述传统加热方式中，受限于各位点的热传递条件不能完全一致，没有专门就生物检测芯片加热孵育的设计能量输入结构，从而使得各点位的受热程度不均，导致孵育效果不同，对结果产生干扰。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种方波交流输入单元、非方波交流输入单元和电能输入系统，以实现各待检液体的均匀受热。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种方波交流输入单元，应用于生物检测芯片的加热孵育系统；所述方波交流输入单元包括：驱动电路和逆变电路；其中：

所述驱动电路的输出端与所述逆变电路的控制端相连；

所述逆变电路的交流侧通过相应的连接件，连接所述生物检测芯片上相应加热位点的电极对；所述逆变电路为输出平均电压值为零的方波交流电的逆变电路。

可选的，所述方波交流电的占空比和/或幅值为可调参数。

可选的，还包括：直流变换电路；其中：

所述直流变换电路的一侧与所述逆变电路的直流侧相连。

可选的，还包括：控制器，以及，电压测量电路、电流测量电路和温度测量电路中的至少一个；其中：

所述控制器输出调制信号至所述驱动电路的输入端；

所述电压测量电路的测量端设置于所述逆变电路的直流侧，所述电压测量电路的反馈端与所述控制器相连；

所述电流测量电路的测量端设置于所述逆变电路的交流侧，所述电流测量电路的反馈端与所述控制器相连；

所述温度测量电路包括：反馈电路和至少一个温度传感器；所述温度传感器与所述加热位点一一对应；所述温度传感器的输出端通过所述反馈电路与所述控制器相连。

本申请第二方面提供一种非方波交流输入单元，应用于生物检测芯片的加热孵育系统；所述非方波交流输入单元包括：波形发生器、电压平衡电路和功率放大器；其中：

所述波形发生器的输出端通过所述电压平衡电路与所述功率放大器的输入端相连；

所述功率放大器的输出端，输出平均电压值为零的非方波交流电，并通过相应的连接件，连接所述生物检测芯片上相应加热位点的电极对。

可选的，所述电压平衡电路包括：直流隔离电路，和/或，零点补偿电路和低通滤波器；其中：

所述低通滤波器的采样端设置于所述功率放大器的输出端；所述低通滤波器的反馈端与所述零点补偿电路相连；

所述直流隔离电路和所述零点补偿电路，均设置于所述波形发生器与所述功率放大器之间；且两者同时存在时，所述波形发生器依次通过所述直流隔离电路和所述零点补偿电路，连接所述功率放大器。

可选的，还包括：控制器，以及，电流测量电路和/或温度测量电路；其中：

所述控制器与所述波形发生器的控制端相连；

所述电流测量电路的测量端设置于所述功率放大器的输出端，所述电流测量电路的反馈端与所述控制器相连；

所述温度测量电路包括：反馈电路和至少一个温度传感器；所述温度传感器与所述加热位点一一对应；所述温度传感器的输出端通过所述反馈电路与所述控制器相连。

本申请第三方面提供一种电能输入系统，应用于生物检测芯片的加热孵育系统；所述电能输入系统包括：至少一个如本申请第一方面任一项所述的方波交流输入单元，和/或，至少一个如本申请第二方面任一项所述的非方波交流输入单元；其中：

所述生物检测芯片上每个加热位点的电极对，接收一个相应的所述方波交流输入单元输出的方波交流电，和/或，接收一个相应的所述非方波交流输入单元输出的非方波交流电。

可选的，至少两个所述加热位点的电极对，接收同一所述方波交流输入单元输出的方波交流电，和/或，接收同一所述非方波交流输入单元输出的非方波交流电；

全部所述方波交流输入单元，共用一个直流变换电路，和/或，共用一个电压测量电路；

全部所述方波交流输入单元以及全部所述非方波交流输入单元，共用同一个控制器。

可选的，还包括：至少一个切换选择电路；其中：

部分所述方波交流输入单元和/或部分所述非方波交流输入单元，共用同一个电流测量电路；

所述电流测量电路的测量端通过相应所述切换选择电路，切换连接于相应的所述方波交流输入单元的输出端或所述非方波交流输入单元的输出端。

由上述技术方案可知，本实用新型提供了一种方波交流输入单元，应用于生物检测芯片的加热孵育系统，该方波交流输入单元具体包括：驱动电路和逆变电路。在该方波交流输入单元中，由于逆变电路的交流侧输出平均电压值为零的方波交流电，且通过相应的连接件，连接生物检测芯片上相应加热位点的电极对，所以方波输入单元可以向滴加于相应加热位点的待检液体输出该方波交流电，并使该待检液体可以将交流电电能转换为热能，来提升自身温度；从而本申请采用各待检液体直接作为热源，使各待检液体均匀受热，避免了各加热位点因热传递条件不完全一致所导致的受热程度不均匀的现象。而且该方波交流电的平均电压值为零，因此不会影响各待检液体的原有特性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的方波交流输入单元的一种结构示意图；

图2a-图2c分别为方波交流电的三种示意图；

图3a和图3b依次为全桥拓扑结构、半桥拓扑结构的结构示意图；

图4-图8分别为本申请实施例提供的方波交流输入单元的五种结构示意图；

图9a-图9e依次为逆变电路11、驱动电路12、直流变换电路13、电流测量支路162和温度测量电路17的实例的结构示意图；

图10a、图10b和图10c分别为本申请实施例提供的非方波交流输入单元的三种种结构示意图；

图11a和图11b依次为classD功率输出电路、classAB功率输出电路的结构示意图；

图12-图14分别为本申请实施例提供的非方波交流输入单元的三种结构示意图；

图15为本申请实施例提供的电能输入系统的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，诸如第一和第二等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操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或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”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、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他要素，或者是还包括为这种过程、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。

为了实现各待检液体的均匀受热，本申请实施例提供一种方波交流输入单元，用于对电化学分析芯片、生化物质检测芯片、微生物及其核酸检测芯片、修饰电极芯片等芯片上的液体进行加热孵育，其应用于生物检测芯片的加热孵育系统01；方波交流输入单元的具体结构如图1所示，具体包括：逆变电路11和驱动电路12。

在该方波交流输入单元中，驱动电路12的输出端与逆变电路11的控制端相连；逆变电路11的直流侧接收直流电压Vdc，逆变电路11的交流侧与生物检测芯片的加热孵育系统01相连。

在工作中，逆变电路11至少在加热孵育工况下输出平均电压值为零的方波交流电，并通过生物检测芯片的加热孵育系统01，将上述方波交流电施加在生物检测芯片上相应加热位点的电极对上。

其中，平均电压值为零的方波交流电，如图2a、图2b或图2c所示，只要保证在一个周期内，输出正电压的时长与输出负电压的时长相同，即可保证平均电压值为零。

由上述可知，当逆变电路11的交流侧输出方波交流电至生物检测芯片上相应加热位点的电极对时，该方波输入单元即可向滴加于相应加热位点的待检液体输出方波交流电；由于该待检液体可以将交流电电能转换为热能，来提升自身温度，所以本申请可以将各待检液体直接作为热源，从而使得各待检液体均匀受热，进而避免了各加热位点因热传递条件不完全一致所导致的受热程度不均匀的现象。另外该方波交流电的平均电压值为零，因此不会影响各待检液体的原有特性。

在本申请另一实施例中，通过调节方波交流电的占空比和/或幅值，可以实现对方波交流电输入功率的调节，即实现对生物检测芯片的加热孵育系统01的加热功率的调节，也即：方波交流电的占空比和/或幅值为可调参数，比如，在图2b中，只有占空比被调节，在图2c中，占空比和幅值均被调节；具体而言，1)通过调节逆变电路11的电源电压值，即逆变电路11的直流侧电压，可以实现对方波交流电的幅值的调节；2)通过调节逆变电路11中各开关管的通断占空比，可以实现对方波交流电的占空比的调节。

在本申请另一实施例中，逆变电路采用如图3a所示的全桥逆变拓扑结构，其中，第一开关S1和第四开关S4为一组同时开关，第二开关S2和第三开关S3为一组同时开关，工作时两组交替开关；负载接在第一输出端子OUT1和第二输出端子OUT2之间，承受方波交流电；图中实线为负载承受正电压时，全桥拓扑结构中的电流路径，图中虚线为负载承受负电压时，全桥拓扑结构中的电流路径。

可选的，S1-S4可以为双极型晶体管，还可以为MOS管，也可以为IGBT，在实际应用中，包括但不限于此，只要可实现开关功能的器件均在本申请的保护范围内，可视具体情况而定，此处不做具体限定。

需要说明的是，由于交变电场变化范围在1KHz-1000KHz，图中开关元件一般优选N型MOSFET，也可以上游一对选用P型MOSFET，下游1对选用N型MOSFET；另外，针对高压或低频的应用，图中开关元件也可以用IGBT或者BJT实现。

在本申请另一实施例中，逆变电路采用如图3b所示的半桥逆变拓扑结构，其中，第五开关S5和第六开关S6交替开关，负载接在输出端子OUT与浮动地FGND之间，承受方波交流电；图中实线为负载承受正电压时，全桥拓扑结构中的电流路径，图中虚线为负载承受负电压时，全桥拓扑结构中的电流路径。

需要说明的是，因为该半桥拓扑结构受到两个输出电容Cout的限制，所以过大的输出功率会导致浮动地FGND的电位不稳定，从而可能导致负载所承受的方波交流电的平均电压值不等于0，因此，图3b所示的半桥拓扑结构适用于低功率工况。

可选的，S5和S6可以为双极型晶体管，还可以为MOS管，也可以为IGBT，在实际应用中，包括但不限于此，只要可实现开关功能的器件均在本申请的保护范围内，可视具体情况而定，此处不做具体限定。

上述仅为逆变电路的两种实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在本申请另一实施例中，如图4所示，方波交流输入单元，还包括：直流变换电路13，直流变换电路13的一侧与逆变电路11的直流侧相连，直流变换电路13的另一侧接收直流电压Vdc。

工作中，直流变换电路13可以根据实际需求对直流电压Vdc进行变换，以保证输入到逆变电路11直流侧的直流电压满足实际需求。

上述仅为一种改变逆变电路11直流侧输入的直流电压的实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，比如，逆变电路11的直流侧还可以与可调压的直流电源相连，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在本申请另一实施例中，如图5(图5仅在图4的基础上对方波交流输入单元的另一实施方式进行展示)所示，方波交流输入单元，还包括：控制器14；控制器14与驱动电路12的输入端相连，并通过向驱动电路12输出调制信号，控制逆变电路11输出上述实施例中的各种方波交流电。

需要说明的是，通过调制信号控制逆变电路11输出上述方波交流电的控制过程较为成熟，此处不再详细说明。

上述仅为实现逆变电路11控制的一种具体实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，比如，驱动电路12的输入端接收来自上级控制系统输出的调制信号，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在此基础上，如图6(图6仅在图5的基础上对方波交流输入单元的另一实施方式进行展示)所示，方波交流输入单元，还包括：电压测量电路15；电压测量电路15的测量端设置于逆变电路11的直流侧，电压测量电路15的反馈端与控制器14相连。

具体而言，如图6所示，电压测量电路15，包括：电压测量支路151和第一A/D转换器152；电压测量支路151的测量端设置于逆变电路11的直流侧，电压测量支路151的反馈端通过第一A/D转换器152与控制器14相连；工作时，电压测量支路151对逆变电路11的输出电压进行测量，并将测量结果通过第一A/D转换器152进行模数转换之后，输入至控制器14中。

在本申请另一实施例中，如图7(图7仅在图6的基础上对方波交流输入单元的另一实施方式进行展示)所示，方波交流输入单元，还包括：电流测量电路16；电流测量电路16的测量端设置于逆变电路11的交流侧，电流测量电路16的反馈端与控制器14相连。

具体而言，如图7所示，电流测量电路16，包括：电流测量支路162和第二A/D转换器161；电流测量支路162的测量端设置于逆变电路11的交流侧，电流测量支路162的反馈端通过第二A/D转换器161与控制器14相连；工作时，电流测量支路162对逆变电路11交流侧的输出电流进行测量，并将测量结果通过第二A/D转换器161进行模数转换之后，输入至控制器14中。

需要注意的是，当增加电流测量电路16时，通常会在逆变电路上设置有电流检测电阻，比如，如图9b中的RS，将逆变电路交流侧的输出电流转换为电压之后，在进行电流测量。

在本实施例中，控制器14利用增加的电流测量电路16，可以实时监控逆变电路交流侧的输出功率，从而及时对逆变电路11进行调节，避免输出线路因与负载阻抗不匹配，而导致功率反射等极端情况的出现。

在本申请另一实施例中，如图8(图8仅在图7的基础上对方波交流输入单元的另一实施方式进行展示)所示，方波交流输入单元，还包括：温度测量电路17；温度测量电路17，具体包括：反馈电路171和至少一个温度传感器172；温度传感器172与加热位点一一对应，温度传感器172的输出端通过反馈电路171与控制器14相连。

可选的，温度传感器172可以选用数字总线输出的传感器，也可以选用模拟信号输出的传感器，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，选用数字总线输出的传感器，有利于温度测量电路17的抗干扰、小型化和布局紧凑；而选用模拟信号输出的传感器，则外部需要配套信号放大电路、多通道切换电路等辅助电路，从而导致成本增加。

下面提供逆变电路11、驱动电路12、直流变换电路13、电流测量支路162和温度测量电路17的一种实例，但是，在实际应用中，上述电路或支路的实施方式不限于此实例，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。另外，由于上述电路或支路的各实施方式在现有技术中已是比较成熟的技术，所以省略对上述电路或支路的具体结构的详细说明，仅以此实例对上述电路或支路的具体结构进行简单说明。

图9a所示为驱动电路12的一个具体实例，其中，PWM+和PWM-分别为驱动电路12输入端的两个端子，用于分别接收两个互补的PWM控制信号；BUFA1和BUFA2分别为两个buffer，用于提高两个PWM控制信号的驱动能力；U1和U2分别为两个MOS管的驱动芯片，用于产生两对互补的PWM驱动电压；PWM1H和PWM1L，以及，PWM2H和PWM2L，分别为驱动电路12的两对输出端子，用于输出两对互补的PWM驱动电压；HS1和HS2分别为驱动电路12的两个连接端子，分别连接于图9b所示的逆变电路11中两个桥臂的中点。

需要说明的是，在实际应用中，U1和U2可以选用LM5109B或UCC27712等半桥驱动芯片，也可以选用SM72295等单芯片全桥输出驱动芯片。

如图9b所示为逆变电路11的一个具体实例，其中，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4均为NMOS管，依次与驱动电路12的PWM1H、驱动电路12的PWM2H、驱动电路12的PWM1L和驱动电路12的PWM2L相连；第五开关管M5为PMOS管，作为开关控制通道的功率输出开关，与开关端子ON/OFF相连；OUT3为逆变电路11交流侧的输出端子。

需要说明的是，M1-M4可以选用1颗含有4个MOS管或者2颗含有2个MOS管的阵列芯片，比如DMHT6016、S14936等，如此四个开关管的特性接近一致，可以产生的方波交流电的对称性更好。

图9c为直流变换电路13的一种具体实例，包括DIY8883芯片及其配套电路；其中，DIY8883芯片是用于实现同步降压的芯片，即：将输入电压VIN输入到DIY8883芯片后，便可从输出端子VOUT得到降压后的直流电压。

图9d为电流测量支路162的一种具体实例，其中，100为一种模拟开关，具有四对采样端子，正极端子分别为CS1+～CS4+，负极端子分别为CS1-～CS4+，一对采样端子设置于图9b所示的逆变电路11中的电流测量电阻RS的两端；200为运算放大器；300为低通滤波器；400为电流放大器，用于增加信号强度。

图9e为温度测量电路17的一种具体实例，图中仅以两个传感器为例进行展示，其中，MLX90614为红外传感器，其通过系统管理总线(System ManagementBus，SMBus)传输给控制器即可。

本申请另一实施例提供非方波交流输入单元，用于对电化学分析芯片、生化物质检测芯片、微生物及其核酸检测芯片、修饰电极芯片等芯片上的液体进行加热孵育，其应用于生物检测芯片的加热孵育系统01；非方波交流输入单元的具体结构如图10a、图10b、图10c所示，具体包括：波形发生器21、电压平衡电路20和功率放大器23。

在该非方波交流输入单元中，波形发生器21的输出端通过电压平衡电路20与功率放大器23的输入端相连；功率放大器23的输出端与生物检测芯片的加热孵育系统01相连。

可选的，波形发生器21可以选用锁相环、晶振振荡器以及滤波器的组合，也可以选用直接数字合成(Direct Digital Synthesizer，DDS)电路，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

实际应用中，设置该电压平衡电路20的目的是，使功率放大器23输出的非方波交流电的平均电压值为零；其具体结构可以有多种实现形式，比如图10a中所示，其仅包括：直流隔离电路22；也可以如图10b中所示，其包括：零点补偿电路24和低通滤波器25；还可以如图10c中所示，其同时包括：直流隔离电路22、零点补偿电路24和低通滤波器25；其中，低通滤波器25的采样端设置于功率放大器23的输出端；低通滤波器25的反馈端与零点补偿电路24相连；直流隔离电路22和零点补偿电路24，均设置于波形发生器21与功率放大器23之间，且直流隔离电路22和零点补偿电路24同时存在时，波形发生器21依次通过直流隔离电路22和零点补偿电路24，连接功率放大器23。

在工作中，至少在加热孵育工况下，波形发生器21输出非方波信号；如果非方波信号的电压波动不大，通过零点补充电路24来弥补即可使非方波信号的平均电压值为零；而如果非方波信号的电压波动较大，就需要通过直流隔离电路22来使非方波信号的平均电压值为零；如果有直流隔离电路22，其效果以及对非方波信号的适应性更广。

以图10c为例进行说明，低通滤波器25对功率放大后输出的非方波交流电进行采样，并根据该非方波交流电的波形变化确定出该波非方波交流电的平均电压值；之后，零点补偿电路24根据此平均电压值对该非方波交流电进行调整，使其平均电压值逐渐趋于零。因此，经过多次上述调节后，可以保证功率放大器23输出的非方波交流电的平均电压值始终等于零。

需要说明的是，零点补偿电路24使用运算放大器构成加/减法器，实现对非方波交流电的调整。

不论采用何种结构，其目的就是使得平均电压值近似为0；非方波信号通过电压平衡电路20后，非方波信号的平均电压值为零；之后，功率放大器23将此非方波信号放大为平均电压值为零的非方波交流电，并通过生物检测芯片的加热孵育系统01，将此非方波交流电施加在生物检测芯片上相应加热位点的电极对上；或者如果功率放大器的放大倍数不大(例如放大10倍)，而非方波信号的平均电压值为0.001V，这样不经过电压平衡电路，直接连接功率放大器输出的平均电压值为0.01V，其实可以认为近似平均电压值为0V。

可选的，非方波交流电可以为正弦波，也可以为三角波，还可以为梯形波，在实际应用中，包括但不限于此，只要是上升时间较慢的波形均可，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，通过调节非方波交流电的幅值，可以对非方波交流电的输入功率进行调节；具体而言，调节非方波信号的幅值，可以实现对非方波交流电的幅值调节。

由上述可知，当功率放大器23的输出端输出非方波交流电至生物检测芯片上相应加热位点的电极对时，该非方波输入单元即可向滴加于相应加热位点的待检液体输出方波交流电；由于该待检液体可以将交流电电能转换为热能，来提升自身温度，所以本申请可以将各待检液体直接作为热源，从而使得各待检液体均匀受热，进而避免了各加热位点因热传递条件不完全一致所导致的受热程度不均匀的现象。另外该非方波交流电的平均电压值为零，因此不会影响各待检液体的原有特性。

实际应用中，功率放大器23可以采用如图11a所示的classD功率输出电路；也可以采用classB功率输出电路或如图11b所示的classAB功率输出电路。

需要注意的是，若采用classD功率输出电路，则需要增加PWM调制电路，并根据负载的阻抗特性增加合适的功率输出滤波器；其中该功率输出滤波器的技术已经比较成熟，此处不再赘述。

可选的，图11a和图11b中的开关元件可以为双极型晶体管，还可以为MOS管，也可以为IGBT，在实际应用中，包括但不限于此，只要可实现开关功能的器件均在本申请的保护范围内，可视具体情况而定，此处不做具体限定。

需要说明的是，在classD功率输出电路中，开关元件通常选用MOS管；在classAB功率输出电路中，两个开关可以选择两个互补型的双极结型晶体管(BipolarJunctionTransistor，BJT)或者MOS管。

在本申请另一实施例中，如图12(图12仅在图10c的基础上对非方波交流输入单元的另一实施方式进行展示)所示，非方波交流输入单元，还包括控制器26；控制器26与波形发生器21的控制端相连。

上述仅为实现波形发生器21控制的一种具体实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，比如，波形发生器21的控制端接收来自上级控制系统输出的指令信号，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在此基础之上，优选的，如图13(图13仅在图12的基础上对非方波交流输入单元的另一实施方式进行展示)所示，非方波交流输入单元，还包括电流测量电路27；电流测量电路27的测量端设置于功率放大器23的输出端，电流测量电路27的反馈端与控制器26相连。

需要说明的是，本实施例中的电流测量电路27的具体结构与方波交流电输入单元中的电流测量电路16相同，可参见图7，此处不再一一赘述。

需要注意的是，当增加电流测量电路27时，通常会在功率放大器23的输出端设置电流检测电阻，将功率放大器23输出端的输出电流转换为电压之后，在进行电流测量。

在本实施例中，控制器26利用增加的电流测量电路27，可以实时监控功率放大器23的输出功率，从而及时调节非方波信号，避免输出线路因与负载阻抗不匹配，而导致功率反射等极端情况的出现。

在本申请另一实施例中，如图14(图14仅在图13的基础上对非方波交流输入单元的另一实施方式进行展示)所示，非方波交流输入单元，还包括：温度测量电路28；温度测量电路28的具体包括：反馈电路281和至少一个温度传感器282；温度传感器282与加热位点一一对应，温度传感器282的输出端通过反馈电路281与控制器26相连。

需要说明的是，在本实施例中，温度测量电路中的温度传感器282的类型与方波交流电输入单元中温度传感器172的可选类型相同，此处不再一一赘述。

本申请另一实施例还提供一种电能输入系统，用于对电化学分析芯片、生化物质检测芯片、微生物及其核酸检测芯片、修饰电极芯片等芯片上的液体进行加热孵育的，其应用于生物检测芯片的加热孵育系统01，电能输入系统的具体结构，可参见图15，具体包括：至少一个上述实施例提供的方波交流输入单元，和/或，至少一个上述实施例提供的非方波交流输入单元(图15中仅以一个方波交流输入单元和一个非方波交流输入单元为例进行展示，且仅展示了两种单元最简单的实现结构)。

在该电能输入系统中，生物检测芯片上每个加热位点的电极对，接收一个相应的方波交流输入单元输出的方波交流电，和/或，接收一个相应的非方波交流输入单元输出的非方波交流电。

需要说明的是，若加热位点的电极对只接收方波交流电，则加热位点只能用于加热阻抗中阻性较大的溶液；若加热位点的电极对只接收非方波交流电，则只能用于加热阻抗中容性较大的溶液；若加热位点的电极对既接收方波交流电，又接收非方波交流电，则既可以用于加热阻抗中阻性较大的溶液，又可以用于加热阻抗中容性较大的溶液，只不过需要将各种溶液滴加于提供相应供电的生物检测芯片上的相应加热位点。

在本申请另一实施例中，至少两个加热位点的电极对，接收同一方波交流输入单元输出的方波交流电，和/或，接收同一非方波交流输入单元输出的非方波交流电。

需要说明的是，如此可以保证多个加热位点的加热参数基本一致，有利用进行单一性试验，并且如此也可以降低生物检测芯片的加热孵育系统01的成本，有利于市场推广。

在本申请另一实施例中，全部方波交流输入单元以及全部非方波交流输入单元，共用同一个控制器；如此可以提高对不同的方波交流输入单元和/或不同的非方波交流输入单元控制的同步性，确保不同的方波交流输入单元和/或不同的非方波交流输入单元对同一控制的响应时间的差距在可接受范围内。

在本申请另一实施例中，如图15所示，还包括：至少一个切换选择电路31；其中，部分方波交流输入单元和/或部分非方波交流输入单元，如图15中的两个虚线框所示，共用同一个电流测量电路32；电流测量电路32的测量端通过相应切换选择电路31，切换连接于相应的方波交流输入单元的输出端或非方波交流输入单元的输出端。

需要说明的是，如此在不影响测量效果的基础上，减少了电流测量电路32的设置个数，从而进一步降低了生物检测芯片的加热孵育系统01的成本。

在本申请另一实施例中，全部方波交流输入单元共用一个直流变换电路13，全部方波交流输入单元共用一个电压测量电路15，如此在不影响正常测量功能的基础上，减少了直流变换电路13、电压测量电路15的设置个数，从而进一步降低了生物检测芯片的加热孵育系统01的成本。

在本申请另一实施例中，若任一加热位点的电极对同时连接有方波交流输入单元和非方波交流输入单元，则两者共用一个温度传感器172；如此在不影响正常测温功能的基础上，减少了温度传感器172的设置个数，从而进一步降低了生物检测芯片的加热孵育系统01的成本。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做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，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种方波交流输入单元，其特征在于，应用于生物检测芯片的加热孵育系统；所述方波交流输入单元包括：驱动电路和逆变电路；其中：

所述驱动电路的输出端与所述逆变电路的控制端相连；

所述逆变电路的交流侧通过相应的连接件，连接所述生物检测芯片上相应加热位点的电极对；所述逆变电路为输出平均电压值为零的方波交流电的逆变电路。

2.根据权利要求1所述的方波交流输入单元，其特征在于，所述方波交流电的占空比和/或幅值为可调参数。

3.根据权利要求2所述的方波交流输入单元，其特征在于，还包括：直流变换电路；其中：

所述直流变换电路的一侧与所述逆变电路的直流侧相连。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方波交流输入单元，其特征在于，还包括：控制器，以及，电压测量电路、电流测量电路和温度测量电路中的至少一个；其中：

所述控制器输出调制信号至所述驱动电路的输入端；

所述电压测量电路的测量端设置于所述逆变电路的直流侧，所述电压测量电路的反馈端与所述控制器相连；

所述电流测量电路的测量端设置于所述逆变电路的交流侧，所述电流测量电路的反馈端与所述控制器相连；

所述温度测量电路包括：反馈电路和至少一个温度传感器；所述温度传感器与所述加热位点一一对应；所述温度传感器的输出端通过所述反馈电路与所述控制器相连。

5.一种非方波交流输入单元，其特征在于，应用于生物检测芯片的加热孵育系统；所述非方波交流输入单元包括：波形发生器、电压平衡电路和功率放大器；其中：

所述波形发生器的输出端通过所述电压平衡电路与所述功率放大器的输入端相连；

所述功率放大器的输出端，输出平均电压值为零的非方波交流电，并通过相应的连接件，连接所述生物检测芯片上相应加热位点的电极对。

6.根据权利要求5所述的非方波交流输入单元，其特征在于，所述电压平衡电路包括：直流隔离电路，和/或，零点补偿电路和低通滤波器；其中：

所述低通滤波器的采样端设置于所述功率放大器的输出端；所述低通滤波器的反馈端与所述零点补偿电路相连；

所述直流隔离电路和所述零点补偿电路，均设置于所述波形发生器与所述功率放大器之间；且两者同时存在时，所述波形发生器依次通过所述直流隔离电路和所述零点补偿电路，连接所述功率放大器。

7.根据权利要求5或6所述的非方波交流输入单元，其特征在于，还包括：控制器，以及，电流测量电路和/或温度测量电路；其中：

所述控制器与所述波形发生器的控制端相连；

所述电流测量电路的测量端设置于所述功率放大器的输出端，所述电流测量电路的反馈端与所述控制器相连；

所述温度测量电路包括：反馈电路和至少一个温度传感器；所述温度传感器与所述加热位点一一对应；所述温度传感器的输出端通过所述反馈电路与所述控制器相连。

8.一种电能输入系统，其特征在于，应用于生物检测芯片的加热孵育系统；所述电能输入系统包括：至少一个如权利要求1至4任一项所述的方波交流输入单元，和/或，至少一个如权利要求5至7任一项所述的非方波交流输入单元；其中：

所述生物检测芯片上每个加热位点的电极对，接收一个相应的所述方波交流输入单元输出的方波交流电，和/或，接收一个相应的所述非方波交流输入单元输出的非方波交流电。

9.根据权利要求8所述的电能输入系统，其特征在于，至少两个所述加热位点的电极对，接收同一所述方波交流输入单元输出的方波交流电，和/或，接收同一所述非方波交流输入单元输出的非方波交流电；

全部所述方波交流输入单元，共用一个直流变换电路，和/或，共用一个电压测量电路；

全部所述方波交流输入单元以及全部所述非方波交流输入单元，共用同一个控制器。

10.根据权利要求8所述的电能输入系统，其特征在于，还包括：至少一个切换选择电路；其中：

部分所述方波交流输入单元和/或部分所述非方波交流输入单元，共用同一个电流测量电路；

所述电流测量电路的测量端通过相应所述切换选择电路，切换连接于相应的所述方波交流输入单元的输出端或所述非方波交流输入单元的输出端。

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