CN219374899U - 一种高频电刀功率电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频电刀功率电源电路，包括电源控制电路，所述电源控制电路连接有控制信号转换电路，所述控制信号转换电路包括数模转换芯片U4及外围电路,所述数模转换芯片U4连接单片机MCU。本实用新型高频电刀功率电源电路结构简单，工作安全可靠，能充分满足高频电刀输出功率宽范围精细可调的功能需要，能有效提高整个高频电刀的EMC性能，以及工作效率。

Description

一种高频电刀功率电源电路

技术领域

本实用新型涉及高频电刀技术领域，特别是涉及一种高频电刀功率电源电路。

背景技术

高频电刀是一种利用高频电流来进行生物组织切割和凝血的医用外科手术电气设备，是一种可以取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过高频电刀的有效手术电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，实现对肌体组织的分离和凝固，从而起到切割和止血的目的。

高频电刀有效手术电极尖端的能量由高频电刀主机中高频能量发生器部分提供，高频能量发生器主要包括功率电源电路、高频功率放大电路、滤波电路等。

其中功率电源电路的主要作用是将输入的市电转换为所需的直流电压，此直流电压给后级的高频功率放大电路提供能量，再通过滤波电路后输出到手术电极上作用于患者。但现有技术中的高频电刀中的功率电源电路普遍存在电路复杂等缺点。

因此本领域技术人员致力于开发一种线路简单的高频电刀功率电源电路。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种线路简单的高频电刀功率电源电路。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高频电刀功率电源电路，包括电源控制电路，所述电源控制电路连接有控制信号转换电路，所述控制信号转换电路包括数模转换芯片U4及外围电路,所述数模转换芯片U4连接单片机MCU。

较佳的，所述电源控制电路包括控制芯片U1，所述控制芯片U1的第2引脚与数模转换芯片U4第8引脚相连。

较佳的，所述电源控制电路连接有隔离驱动放大电路。

较佳的，所述隔离驱动放大电路包括第一驱动放大芯片U2和第二驱动放大芯片U3，所述第一驱动放大芯片U2和第二驱动放大芯片U3分别连接有第三隔离驱动变压器T3和第二隔离驱动变压器T2的初级线圈。

较佳的，所述第二隔离驱动变压器T2具有两个次级线圈，分别为第一次级线圈和第二次级线圈，其中第一次级线圈的同名端连接第一功率MOS管V1的G极，第一次级线圈的异名端连接第一功率MOS管的S极和第三电容C3正极，第三电容C3负极连接第一隔离变压器T1的初级线圈，所述第一功率MOS管V1的D极连接电流检测电路，所述第一功率MOS管V1的S极连接第三电容C3正极；第二次级线圈同名端连接HG端口，异名端连接第四功率MOS管V4的G极，第四功率MOS管V4的S极连接所述HG端口，第四功率MOS管V4的D极连接第三电容C3正极；

所述第三隔离驱动变压器T3具有两个次级线圈，分别是第三次级线圈和第四次级线圈，其中第三次级线圈同名端连接第二功率MOS管V2的G极，所述第二功率MOS管V2的D极连接所述电流检测电路，所述第二功率MOS管V2的S极连接第三电感L3输入端；第三次级线圈的异名端连接第三电感L3输入端，第三电感L3输出端连接第一隔离变压器T1初级线圈；第四次级线圈同名端连接HG端口，异名端连接第三功率MOS管V3的G极,所述第三功率MOS管V3的D极连接所述第三电感L3输入端，所述第三功率MOS管V3的S极连接HG端口。

较佳的，所述电流检测电路包括电流传感器T4,所述电流传感器T4初级线圈一端连接HV_IN端口，一端与所述第二功率MOS管V2的D极、第一功率MOS管V1的D极相连；所述电流传感器T4次级线圈一端连接有第一二极管D1的阳极，另一端接地；所述第一二极管D1阴极连接电源控制电路的控制芯片U1的第15引脚。

较佳的，所述第一隔离变压器T1的次级线圈连接有全波整流电路；

所述全波整流电路包括第二二极管D2、第三二极管D3、第五二极管D5、第六二极管D6，其中第二二极管D2的阴极连接第三二极管D3的阳极，第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阳极，第二二极管D2和第五二极管D5的阳极相连，所述第一隔离变压器T1的次级线圈一端连接在第二二极管D2和第三二极管D3之间，另一端连接在第五二极管D5和第六二极管D6之间；

所述第二二极管D2和第五二极管D5的阳极还连接有第二电容C2和第四电容C4负极，第四电容C4正极连接所述电源控制电路控制芯片U1的第三引脚；所述第三二极管D3阴极连接第二电感L2，所述第二电感L2另一端连接HV_OUT端口，所述第二电感L2与HV_OUT端口之间连接第二电容C2的正极。

较佳的，第二二极管D2和第五二极管D5的阳极还依次连接有第八电阻R8、第七电阻R7,第七电阻R7另一端连接HV_OUT端口；

所述第八电阻R8、第七电阻R7之间设有连接线连接第二十九电阻R29，第二十九电阻R29另一端连接至控制芯片U1的第三引脚；

且第八电阻R8与第四电容C4并联。

本实用新型的有益效果是：本实用新型高频电刀功率电源电路结构简单，工作安全可靠，能充分满足高频电刀输出功率宽范围精细可调的功能需要，能有效提高整个高频电刀的EMC性能，以及工作效率。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施方式的电路结构示意图。

图2是本实用新型一具体实施方式驱动全桥功率变换电路的电路结构示意图。

图3是本实用新型一具体实施方式隔离驱动放大电路的电路结构示意图。

图4是本实用新型一具体实施方式电流检测电路的电路结构示意图。

图5是本实用新型一具体实施方式全波整流电路的电路结构示意图。

图6是本实用新型一具体实施方式LC滤波电路的电路结构示意图。

图7是本实用新型一具体实施方式输出直流电压反馈电路的电路结构示意图。

图8是本实用新型一具体实施方式电源控制电路的电路结构示意图。

图9是本实用新型一具体实施方式控制信号转换电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，需注意的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图9所示，一种高频电刀功率电源电路，包括电源控制电路7，电源控制电路7连接有控制信号转换电路8，控制信号转换电路8包括数模转换芯片U4及外围电路，数模转换芯片U4连接单片机MCU(未图示)。电源控制电路7包括控制芯片U1，控制芯片U1的第2引脚与数模转换芯片U4第8引脚相连。控制信号转换电路8将单片机MCU发送过来的数字信号转换成模拟信号，给电源控制电路7的控制芯片U1，使得单片机MCU可对功率电源电路的输出电压进行宽范围内精细调节，实现高频电刀输出功率可在宽范围内进行精细调节。通过本发明高频电刀功率电源电路，在AC/DC基础上实现输出电压宽范围可调，此可调电压直接给后级功率放大电路提供能量，避免使用多级进行电压调节，有效减少了高频电刀功率电源电器的复杂度。

电源控制电路7连接有隔离驱动放大电路2。隔离驱动放大电路2包括第一驱动放大芯片U2和第二驱动放大芯片U3，第一驱动放大芯片U2和第二驱动放大芯片U3分别连接有第三隔离驱动变压器T3和第二隔离驱动变压器T2的初级线圈。

电源控制电路7的控制芯片U1的第22引脚连接至第一驱动放大芯片U2的第4引脚，控制芯片U1的第21引脚连接至第一驱动放大芯片U2的第2引脚；控制芯片U1的第20引脚连接至第二驱动放大芯片U3的第4引脚，控制芯片U1的第19引脚连接至第二驱动放大芯片U3的第2引脚。

隔离驱动放大电路2将电源控制电路7发送过来的全桥驱动信号进行隔离放大后，驱动全桥功率变换电路1中的功率MOS管(见下)，进行功率变换，此电路具有隔离高低压、抗干扰、安全可靠等特点。

第二隔离驱动变压器T2具有两个次级线圈，分别为第一次级线圈(未图示)和第二次级线圈(未图示)，其中第一次级线圈的同名端连接第一功率MOS管V1的G极，二者之间还连接有第四电阻R4；第一次级线圈异名端连接第一功率MOS管的S极和第三电容C3正极，第三电容C3负极连接第一隔离变压器T1的初级线圈，第一功率MOS管V1的D极连接电流检测电路3，第一功率MOS管V1的S极连接第三电容C3正极，第四电阻R4下游与第一功率MOS管V1的G极上游之间设有连接点，连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接在第三电容C3上游；第二次级线圈同名端连接HG端口，异名端连接第四功率MOS管V4的G极，二者之间连接有第十电阻R10，第四功率MOS管V4的S极连接HG端口(高压输入HV_IN参考地端口)，第四功率MOS管V4的D极连接第三电容C3正极，第十电阻R10下游与第四功率MOS管V4的G极上游之间设有连接点，连接第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端连接在HG端口上游；

第三隔离驱动变压器T3具有两个次级线圈，分别是第三次级线圈(未图示)和第四次级线圈(未图示)，其中第三次级线圈同名端连接第二功率MOS管V2的G极，二者之间连接有第三电阻R3；第二功率MOS管V2的D极连接电流检测电路3，第二功率MOS管V2的S极连接第三电感L3输入端，第三电阻R3下游与第二功率MOS管V2的G极上游之间设有连接点，连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接在第三电感L3上游，第三次级线圈的异名端连接第三电感输入端，第三电感L3输出端连接第一隔离变压器T1初级线圈的一段。第四次级线圈同名端HG端口，异名端连接第三功率MOS管V3的G极，二者之间连接有第九电阻R9，第九电阻R9下游与第三功率MOS管V3的G极上游之间设有连接点，连接第十一电阻R11的一端，第十一电阻R11的另一端连接在HG端口上游。第三功率MOS管V3的D极连接第三电感L3输入端，第三功率MOS管V3的D极连接第三电感L3输入端，第三功率MOS管V3的S极连接HG端口。

另第三电感L3下游连接有第四二极管D4的阳极，第四二极管D4与第二功率MOS管V2的D极并线后接入电流检测电路3，第四二极管D4的阳极还连接第七二极管D7的阴极，第七二极管D7的阳极与第三功率MOS管V3的S极并线并连接到HG端口。

以上所有功率MOS管、第三电感L3和第三电容C3构成的LC谐振电路及隔离变压器构成全桥功率变换电路1，将HV_IN电压经过功率变换后形成正负方波电压，此电路采用软开关技术，具有效率高、干扰小的特点。

电流检测电路3包括电流传感器T4，电流传感器T4初级线圈一端连接HV_IN端口，另一端与第二功率MOS管V2的D极、第一功率MOS管V1的D极相连。电流传感器T4次级线圈一端连接有第一二极管D1的阳极，另一端接地；第一二极管D1阴极连接电源控制电路7的制芯片U1的第15引脚，本实施例中，第一二极管D1的阴极和制芯片U1第15引脚之间还串联有第二十三电阻R23。

本实施例中，第一二极管D1的阳极上游连接有第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接地；第一二极管D1的阴极与第二十三电阻R23之间还连接有第二电阻R2的一端，第二电阻R2另一端接地，第二电阻R2与第一电容C1并联。

电流检测电路3采用隔离型电流传感器来检测输入总电流，采样电流信号反馈给电源控制电路7，经过控制芯片的处理，能有效控制电源电路的总输入电流，让电路始终工作在安全电流范围内，提高功率电源电路的可靠性。

第一隔离变压器T1的次级线圈连接有全波整流电路4。全波整流电路4包括第二二极管D2、第三二极管D3、第五二极管D5、第六二极管D6，其中第二二极管D2的阴极连接第三二极管D3的阳极，第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阳极，第二二极管D2和第五二极管D5的阳极相连，第一隔离变压器T1的次级线圈一端连接在第二二极管D2和第三二极管D3之间，另一端连接在第五二极管D5和第六二极管D6之间。

四个整流二极管形成全波整流电路4，将全桥功率变换电路1输出的正负双向方波电压整流成单向正脉冲电压。

第二二极管D2和第五二极管D5的阳极还连接有第二电容C2和第四电容C4负极，第四电容C4正极连接电源控制电路7控制芯片U1的第三引脚；第三二极管D3阴极连接第二电感L2，第二电感L2另一端连接HV_OUT端口。第二电感L2与HV_OUT端口之间连接线连接第二电容C2的正极。第二电感L2和第二电容C2构成LC滤波电路5，将全波整流电路4全波整流电路输出的单向正脉冲电压滤波成直流电压，此直流电压给高频电刀的高频功率放大电路提供能量。

第二二极管D2和第五二极管D5的阳极还依次连接有第八电阻R8、第七电阻R7,第七电阻R7另一端连接HV_OUT端口。第八电阻R8、第七电阻R7之间设有连接线连接第二十九电阻R29，第二十九电阻R2另一端连接至控制芯片U1的第三引脚，且第八电阻R8与第四电容C4并联。

本实施例中，第二十九电阻R29下游还连接有第二十七电阻R27，第二十七电阻R27下游连接到第九电容C9，第九电容C9另一端连接至控制芯片U1的第四引脚。

第八电阻R8、第七电阻R7及第四电容C4组成的输出直流电压反馈电路6将输出直流电压转换成低电压信号反馈给电源控制电路7，经过控制芯片的处理，对输出直流电压进行调节控制。

本发明电路在AC/DC电路基础上增加了单片机MCU对电源输出电压的控制，可让输出电压宽范围调节，此可调电压直接给后级功率放大电路提供能量，避免使用多级电路进行电压调节，有效减少了高频电刀功率电源电路的复杂度，电路简单，使用可靠性高。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高频电刀功率电源电路，其特征是：包括电源控制电路(7)，所述电源控制电路(7)连接有控制信号转换电路(8)，所述控制信号转换电路(8)包括数模转换芯片U4及外围电路,所述数模转换芯片U4连接单片机MCU；

所述电源控制电路(7)连接有隔离驱动放大电路(2)；

所述隔离驱动放大电路(2)包括第一驱动放大芯片U2和第二驱动放大芯片U3，所述第一驱动放大芯片U2和第二驱动放大芯片U3分别连接有第三隔离驱动变压器T3和第二隔离驱动变压器T2的初级线圈。

2.如权利要求1所述的高频电刀功率电源电路，其特征是：所述电源控制电路(7)包括控制芯片U1，所述控制芯片U1的第2引脚与数模转换芯片U4第8引脚相连。

3.如权利要求1所述的高频电刀功率电源电路，其特征是：

所述第二隔离驱动变压器T2具有两个次级线圈，分别为第一次级线圈和第二次级线圈，其中第一次级线圈的同名端连接第一功率MOS管V1的G极，第一次级线圈的异名端连接第一功率MOS管的S极和第三电容C3正极，第三电容C3负极连接第一隔离变压器T1的初级线圈，所述第一功率MOS管V1的D极连接电流检测电路(3)，所述第一功率MOS管V1的S极连接第三电容C3正极；第二次级线圈同名端连接HG端口，异名端连接第四功率MOS管V4的G极，第四功率MOS管V4的S极连接所述HG端口，第四功率MOS管V4的D极连接第三电容C3正极；

所述第三隔离驱动变压器T3具有两个次级线圈，分别是第三次级线圈和第四次级线圈，其中第三次级线圈同名端连接第二功率MOS管V2的G极，所述第二功率MOS管V2的D极连接所述电流检测电路(3)，所述第二功率MOS管V2的S极连接第三电感L3输入端；第三次级线圈的异名端连接第三电感L3输入端，第三电感L3输出端连接第一隔离变压器T1初级线圈；第四次级线圈同名端连接HG端口，异名端连接第三功率MOS管V3的G极,所述第三功率MOS管V3的D极连接所述第三电感L3输入端，所述第三功率MOS管V3的S极连接HG端口。

4.如权利要求3所述的高频电刀功率电源电路，其特征是：所述电流检测电路(3)包括电流传感器T4,所述电流传感器T4初级线圈一端连接HV_IN端口，一端与所述第二功率MOS管V2的D极、第一功率MOS管V1的D极相连；所述电流传感器T4次级线圈一端连接有第一二极管D1的阳极，另一端接地；所述第一二极管D1阴极连接电源控制电路(7)的控制芯片U1的第15引脚。

5.如权利要求3所述的高频电刀功率电源电路，其特征是：所述第一隔离变压器T1的次级线圈连接有全波整流电路(4)；

所述全波整流电路(4)包括第二二极管D2、第三二极管D3、第五二极管D5、第六二极管D6，其中第二二极管D2的阴极连接第三二极管D3的阳极，第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阳极，第二二极管D2和第五二极管D5的阳极相连，所述第一隔离变压器T1的次级线圈一端连接在第二二极管D2和第三二极管D3之间，另一端连接在第五二极管D5和第六二极管D6之间；

所述第二二极管D2和第五二极管D5的阳极还连接有第二电容C2和第四电容C4负极，第四电容C4正极连接所述电源控制电路(7)控制芯片U1的第三引脚；所述第三二极管D3阴极连接第二电感L2，所述第二电感L2另一端连接HV_OUT端口，所述第二电感L2与HV_OUT端口之间连接第二电容C2的正极。

6.如权利要求5所述的高频电刀功率电源电路，其特征是：

第二二极管D2和第五二极管D5的阳极还依次连接有第八电阻R8、第七电阻R7,第七电阻R7另一端连接HV_OUT端口；

所述第八电阻R8、第七电阻R7之间设有连接线连接第二十九电阻R29，第二十九电阻R29另一端连接至控制芯片U1的第三引脚；

且第八电阻R8与第四电容C4并联。