JP2011030331A

JP2011030331A - Driving power supply circuit for ultrasonic diagnostic equipment

Info

Publication number: JP2011030331A
Application number: JP2009172285A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Suginouchi; 剛彦杉ノ内
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-02-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving power supply circuit for ultrasonic diagnostic equipment wherein it is possible to reduce surge voltage in a power supply used for a transmission circuit that drives an ultrasonic transducer. <P>SOLUTION: The driving power supply circuit includes a DC-DC converter having an intra-converter switch for generating pulse voltage and outputs a voltage for driving an ultrasonic transducer based on the output of the DC-DC converter. The driving power supply circuit further includes an output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter, a voltage doubler rectification circuit that boosts and rectifies a switched voltage and supplies the boosted and rectified voltage to the ultrasonic transducer, a fixed frequency oscillation circuit that outputs signals for turning on/off the output period setting switch, a phase control circuit that adjusts the phases of signals outputted from the fixed frequency oscillation circuit so that the output period setting switch is turned on within a time range in which an edge of a pulse generated by the intra-converter switch is not included, and a loop for feeding the output of the voltage doubler rectification circuit back to the DC-DC converter. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波を利用した超音波診断装置の駆動電源回路に関するものである。特に、送信に用いる超音波振動子と受信に用いる超音波振動子を共用している超音波診断装置の駆動電源回路に関する。 The present invention relates to a drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus using ultrasonic waves. In particular, the present invention relates to a drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus that shares an ultrasonic transducer used for transmission and an ultrasonic transducer used for reception.

超音波を体内に送信し、体内から反射してきた超音波信号を受信し、受信信号を画像化する超音波診断装置が広く用いられている。近年は、パルス・インバージョン・ハーモニック法などが用いられ、送信信号の正確さが必要になってきている。 2. Description of the Related Art Ultrasonic diagnostic apparatuses that transmit ultrasonic waves into the body, receive ultrasonic signals reflected from the body, and image the received signals are widely used. In recent years, the pulse inversion harmonic method and the like are used, and the accuracy of the transmission signal has become necessary.

超音波振動子を駆動して体内に超音波を送信する送信部について説明する。図１０は、超音波振動子を駆動する送信回路のひとつであるプッシュ・プルスイッチ１１２を用いた信号生成回路１２２と、超音波振動子１０３とを接続した図である。信号生成回路１２２は、トランス１２３の１次側コイルに中点タップが設けられ、中点タップには電圧値が＋ＨＶの駆動電源回路１２１が接続されている。駆動電源回路１２１は、電圧値が＋ＨＶである昇圧型のスイッチング電源である。中点タップに対して対称に２つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３７、１３８のドレインが、トランス１２３の１次側コイルの両端に接続されている。２つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３７、１３８のソースはどちらも接地されている。 A transmission unit that drives an ultrasonic transducer and transmits ultrasonic waves into the body will be described. FIG. 10 is a diagram in which the ultrasonic transducer 103 is connected to the signal generation circuit 122 using the push-pull switch 112 which is one of the transmission circuits for driving the ultrasonic transducer. In the signal generation circuit 122, a midpoint tap is provided in the primary coil of the transformer 123, and a drive power supply circuit 121 having a voltage value of + HV is connected to the midpoint tap. The drive power supply circuit 121 is a step-up switching power supply whose voltage value is + HV. The drains of the two N-channel MOSFETs 137 and 138 are connected to both ends of the primary side coil of the transformer 123 symmetrically with respect to the midpoint tap. The sources of the two N-channel MOSFETs 137 and 138 are both grounded.

トランス１２３の２次側コイルには、超音波振動子１０３が接続されている。ダイオードブリッジ１２４は、受信部１０４で受信する信号が送信部の影響を受けないようにするために接続されている。 The ultrasonic transducer 103 is connected to the secondary side coil of the transformer 123. The diode bridge 124 is connected so that a signal received by the receiving unit 104 is not affected by the transmitting unit.

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３７、１３８は、それぞれゲートドライバ１３９、１４０によって駆動する。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ用ゲートドライバ１３９に制御信号１２８を与えると、制御信号１２８がＨＩＧＨの時、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３７がオンになる。また、制御信号１２９がＨＩＧＨの時、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３８がオンになる。これによって、超音波振動子１０３には駆動信号１３０が印加される。 N-channel MOSFETs 137 and 138 are driven by gate drivers 139 and 140, respectively. When the control signal 128 is supplied to the gate driver 139 for N-channel MOSFET, the N-channel MOSFET 137 is turned on when the control signal 128 is HIGH. Further, when the control signal 129 is HIGH, the N-channel MOSFET 138 is turned on. As a result, the drive signal 130 is applied to the ultrasonic transducer 103.

図１１は、駆動電源回路１２１の構成を示す回路図である。入力端１１８に印加された電圧は、キャパシタ１３１により平滑化される。コンバータ内スイッチ１３３がＰＷＭ制御回路１３４によりスイッチングされることにより、入力端１１８とコンバータ内スイッチ１３３との間に配置されたインダクタ１３２にリプル電流が流れ、インダクタ１３２は電流源のように機能して昇圧動作が行われる。ダイオード１３５は、片方の電流の流れを阻止する働きをしている。キャパシタ１３６は、出力端１１９に接続される負荷に対して出力電圧を平滑化する。 FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of the drive power supply circuit 121. The voltage applied to the input terminal 118 is smoothed by the capacitor 131. When the in-converter switch 133 is switched by the PWM control circuit 134, a ripple current flows through the inductor 132 disposed between the input terminal 118 and the in-converter switch 133, and the inductor 132 functions as a current source. A boosting operation is performed. The diode 135 functions to block the flow of current on one side. The capacitor 136 smoothes the output voltage with respect to the load connected to the output terminal 119.

ＰＷＭ制御回路１３４のＰＷＭのデューティ比を変えることで出力電圧を制御することができる。分圧抵抗１１６と分圧抵抗１１７によって出力電圧が分圧され、ＰＷＭ制御回路１３４にフィードバックされることで出力電圧を一定にすることができる。 The output voltage can be controlled by changing the PWM duty ratio of the PWM control circuit 134. The output voltage is divided by the voltage dividing resistor 116 and the voltage dividing resistor 117 and is fed back to the PWM control circuit 134, whereby the output voltage can be made constant.

次に、別の送信回路について説明する。図１２は、超音波振動子を駆動する送信回路のひとつであるプッシュ・プルスイッチ１１２ｂを用いた信号生成回路１２２ｂと超音波振動子１０３とを接続した図である。プッシュ・プルスイッチ１１２ｂは、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４７とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４８とを組み合わせた構成となっている。 Next, another transmission circuit will be described. FIG. 12 is a diagram in which a signal generation circuit 122b using a push-pull switch 112b, which is one of transmission circuits for driving the ultrasonic transducer, and the ultrasonic transducer 103 are connected. The push-pull switch 112b has a configuration in which a P-channel MOSFET 147 and an N-channel MOSFET 148 are combined.

プッシュ・プルスイッチ１１２ｂは、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４７のソース側に電圧値が＋ＨＶの駆動電源回路１２１が接続され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４８のソース側に電圧値が−ＨＶの駆動電源回路１２１ｂが接続されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４７とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４８のドレイン側には、ダイオードブリッジ１２４を介して、超音波振動子１０３が接続されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４７はＰチャネル用ゲートドライバ１４９によって駆動し、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４８はＮチャネル用ゲートドライバ１５０によって駆動する。ダイオードブリッジ１２４は、受信部１０４が送信部の影響を受けないようにするために接続されている。 In the push-pull switch 112b, a drive power supply circuit 121 having a voltage value of + HV is connected to the source side of the P-channel MOSFET 147, and a drive power supply circuit 121b having a voltage value of -HV is connected to the source side of the N-channel MOSFET 148. The ultrasonic transducer 103 is connected to the drain sides of the P-channel MOSFET 147 and the N-channel MOSFET 148 via the diode bridge 124. The P-channel MOSFET 147 is driven by a P-channel gate driver 149, and the N-channel MOSFET 148 is driven by an N-channel gate driver 150. The diode bridge 124 is connected so that the receiving unit 104 is not affected by the transmitting unit.

ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ用ゲートドライバ１４９に制御信号１２８を与えると、制御信号１２８がＨＩＧＨの時、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４７がオンになる。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ用ゲートドライバ１４８に制御信号１２９を与えると、制御信号１２９がＨＩＧＨの時、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４８がオンになる。これによって、超音波振動子１０３には駆動信号１３０が印加される。 When the control signal 128 is supplied to the P-channel MOSFET gate driver 149, the P-channel MOSFET 147 is turned on when the control signal 128 is HIGH. Further, when the control signal 129 is given to the gate driver 148 for the N channel MOSFET, the N channel MOSFET 148 is turned on when the control signal 129 is HIGH. As a result, the drive signal 130 is applied to the ultrasonic transducer 103.

パルス・インバージョン・ハーモニック法では、生体内の非線形特性による高調波を画像化するので、超音波振動子１０３の駆動信号および振幅を反転した駆動信号を加算した波形に２次高調波が存在すると、その受信信号を画像化したときに生体内の非線形特性による高調波との区別がつかない。 In the pulse inversion harmonic method, since harmonics due to nonlinear characteristics in the living body are imaged, if there is a second harmonic in the waveform obtained by adding the drive signal of the ultrasonic transducer 103 and the drive signal whose amplitude is inverted. When the received signal is imaged, it cannot be distinguished from harmonics due to nonlinear characteristics in the living body.

駆動電源回路１２１と駆動電源回路１２１ｂとを別々に作成すると、駆動電源回路１２１と駆動電源回路１２１ｂの特性差によって超音波振動子１０３の駆動信号の正側の振幅と負側の振幅が異なる場合がある。この場合には、超音波振動子１０３の駆動信号および振幅を反転した駆動信号を加算した波形に２次高調波が存在してしまう。 When the drive power supply circuit 121 and the drive power supply circuit 121b are created separately, the positive-side amplitude and the negative-side amplitude of the drive signal of the ultrasonic transducer 103 are different due to the characteristic difference between the drive power supply circuit 121 and the drive power supply circuit 121b. There is. In this case, the second harmonic exists in the waveform obtained by adding the drive signal of the ultrasonic transducer 103 and the drive signal whose amplitude is inverted.

１つの電源回路により正負の電圧を出力する構成は、例えば、特許文献１に開示されている。図１３は、正負の電圧を出力する駆動電源回路の基本的な部分を示した図である。１個のインダクタ１３２の電圧から１個のコンバータ内スイッチ１３３によって正電圧が生成され、倍電圧整流回路１１１ｂによって負電圧が生成される。また、ＰＷＭ制御回路１３４への負帰還信号も分圧抵抗１１６と分圧抵抗１１７の一組の分圧抵抗より作成されているので、正電圧の出力端１１９に発生する電圧値と負電圧の出力端１１９ｂに発生する電圧値の負帰還による変動が等しくなり、ほぼ特性のそろった正負電圧を出力することができる。 A configuration in which positive and negative voltages are output by one power supply circuit is disclosed in, for example, Patent Document 1. FIG. 13 is a diagram showing a basic portion of a drive power supply circuit that outputs positive and negative voltages. A positive voltage is generated by one in-converter switch 133 from the voltage of one inductor 132, and a negative voltage is generated by the voltage doubler rectifier circuit 111b. Further, since the negative feedback signal to the PWM control circuit 134 is also created from a pair of voltage dividing resistors 116 and a voltage dividing resistor 117, the voltage value generated at the output terminal 119 of the positive voltage and the negative voltage Variations in the voltage value generated at the output terminal 119b due to negative feedback are equal, and positive and negative voltages with substantially uniform characteristics can be output.

特開平９−９３９１４号公報JP-A-9-93914

図１４は、図１１に示す駆動電源回路１２１の各部の波形を示す図である。図１４（ａ）はＰＷＭ制御回路１３４の出力波形、図１４（ｂ）はインダクタ１３２の電流、図１４（ｃ）は駆動電源回路１２１の出力波形を示す。 FIG. 14 is a diagram showing waveforms at various parts of the drive power supply circuit 121 shown in FIG. 14A shows the output waveform of the PWM control circuit 134, FIG. 14B shows the current of the inductor 132, and FIG. 14C shows the output waveform of the drive power supply circuit 121.

波形１５１は、ＰＷＭ制御回路１３４によってコンバータ内スイッチ１３３がオンオフするタイミングを示す。波形１５２は、インダクタ１３２に流れる電流波形を示す。波形１５３は、出力端１１９の電圧を示す。このように、コンバータ内スイッチを使用する場合には、出力電位は一定ではなく、リプルを含む。条件によっては、図１５のようなサージ電流１５４、サージ電圧１５５が発生することもある。 A waveform 151 indicates the timing when the in-converter switch 133 is turned on / off by the PWM control circuit 134. A waveform 152 shows a current waveform flowing through the inductor 132. A waveform 153 indicates the voltage of the output terminal 119. As described above, when the switch in the converter is used, the output potential is not constant and includes a ripple. Depending on conditions, a surge current 154 and a surge voltage 155 as shown in FIG. 15 may occur.

また、図１２に示した信号生成回路１２２ｂでは、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４７のオン抵抗（ドレイン−ソース間）とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４８のオン抵抗を等しくするように作成する（特性の絶対値が同じとみなせることをコンプリメンタリ（相補性）と呼ぶ）ことができる。この場合、駆動信号は、オン抵抗による電圧降下が等しくなり、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４７がオンの場合の振幅と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４８がオンの場合の振幅を等しくなる。 Further, in the signal generation circuit 122b shown in FIG. 12, the on-resistance (between the drain and the source) of the P-channel MOSFET 147 and the on-resistance of the N-channel MOSFET 148 are made equal (the absolute values of the characteristics can be regarded as the same). Complementary (referred to as complementary)). In this case, the voltage drop due to the on-resistance becomes equal in the drive signal, and the amplitude when the P-channel MOSFET 147 is on is equal to the amplitude when the N-channel MOSFET 148 is on.

しかし、正の駆動電源回路１２１と負の駆動電源回路１２１ｂの出力インピーダンス特性が異なると、正の駆動電源回路１２１と負の駆動電源回路１２１ｂの電位の絶対値が等しくても出力端での電位が異なってくる。それによって、超音波振動子１０３の駆動信号１３０の正側の振幅値と負側の振幅値の絶対値に差が生じる。図１３に示す構成では、正電源側が昇圧コンバータで負電源側が倍電圧整流回路となっているので、出力インピーダンス特性が異なる可能性があるという問題を有している。 However, if the output impedance characteristics of the positive drive power supply circuit 121 and the negative drive power supply circuit 121b are different, the potential at the output terminal is equal even if the absolute values of the potentials of the positive drive power supply circuit 121 and the negative drive power supply circuit 121b are equal. Will be different. As a result, there is a difference between the absolute value of the positive amplitude value and the negative amplitude value of the drive signal 130 of the ultrasonic transducer 103. The configuration shown in FIG. 13 has a problem that the output impedance characteristic may be different because the positive power supply side is a boost converter and the negative power supply side is a voltage doubler rectifier circuit.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、超音波振動子を駆動する送信回路に使用される電源のサージ電圧を低減することができる超音波診断装置の駆動電源回路を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems and provides a drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus that can reduce a surge voltage of a power supply used in a transmission circuit that drives an ultrasonic transducer. Objective.

また、超音波振動子を駆動する正負の電圧特性を等しくすることにより、パルス・インバージョン・ハーモニック法による超音波画像の画質を向上させることができる超音波診断装置の駆動電源回路を提供することを目的とする。 Also, to provide a drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus capable of improving the image quality of an ultrasonic image by the pulse inversion harmonic method by equalizing the positive and negative voltage characteristics for driving the ultrasonic transducer With the goal.

本発明の第１の超音波診断装置の駆動電源回路は、直流電圧からパルス電圧を生成するためのコンバータ内スイッチを有するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて、超音波振動子を駆動する電圧を出力する。上記課題を解決するために、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をスイッチングする出力期間設定スイッチと、前記スイッチングされた出力電圧を昇圧整流し、前記昇圧整流した電圧を前記超音波振動子に供給する倍電圧整流回路と、前記出力期間設定スイッチをＯＮ、ＯＦＦする信号を出力する固定周波数発振回路と、前記コンバータ内スイッチにより生成されるパルスのエッジを含まない時間範囲内で、前記出力期間設定スイッチがＯＮ状態となるように、前記固定周波数発振回路から出力される信号の位相を調整する位相制御回路と、前記倍電圧整流回路の出力を前記ＤＣ−ＤＣコンバータにフィードバックするループとを備えたことを特徴とする。 The drive power supply circuit of the first ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a DC-DC converter having an in-converter switch for generating a pulse voltage from a DC voltage, and based on the output of the DC-DC converter, Outputs voltage to drive the sonic transducer. In order to solve the above-mentioned problem, an output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter, a boosting rectification of the switched output voltage, and a supply of the boosted rectified voltage to the ultrasonic transducer A voltage rectifier circuit, a fixed frequency oscillation circuit that outputs a signal for turning on and off the output period setting switch, and the output period setting switch within a time range that does not include an edge of a pulse generated by the switch in the converter. A phase control circuit for adjusting a phase of a signal output from the fixed frequency oscillation circuit so as to be in an ON state; and a loop for feeding back an output of the voltage doubler rectification circuit to the DC-DC converter. Features.

本発明の第２の超音波診断装置の駆動電源回路は、直流電圧からパルス電圧を生成するためのコンバータ内スイッチを有するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて、超音波振動子を駆動する電圧を出力する。上記課題を解決するために、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をスイッチングする出力期間設定スイッチと、前記スイッチングされた出力電圧を昇圧整流して正電圧を生成し、前記昇圧整流した電圧を前記超音波振動子に供給する正倍電圧整流回路と、前記スイッチングされた出力電圧を昇圧整流して負電圧を生成し、前記昇圧整流した電圧を前記超音波振動子に供給する負倍電圧整流回路と、前記出力期間設定スイッチをＯＮ、ＯＦＦする信号を出力する固定周波数発振回路と、前記コンバータ内スイッチにより生成されるパルスのエッジを含まない時間範囲内で、前記出力期間設定スイッチがＯＮ状態となるように、前記固定周波数発振回路から出力される信号の位相を調整する位相制御回路と、前記倍電圧整流回路の出力または、前記負倍電圧整流回路の出力を前記ＤＣ−ＤＣコンバータにフィードバックするループとを備えたことを特徴とする。 The drive power supply circuit of the second ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a DC-DC converter having an in-converter switch for generating a pulse voltage from a DC voltage, and based on the output of the DC-DC converter, Outputs voltage to drive the sonic transducer. In order to solve the above-described problem, an output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter, a positive voltage is generated by boosting rectification of the switched output voltage, and the boosted rectification voltage is converted into the ultrasonic wave. A positive voltage rectifier circuit for supplying to the vibrator; a negative voltage by boosting and rectifying the switched output voltage; and a negative voltage rectifier circuit for supplying the boosted rectified voltage to the ultrasonic vibrator; A fixed frequency oscillation circuit that outputs a signal for turning on and off the output period setting switch, and the output period setting switch is turned on within a time range that does not include an edge of a pulse generated by the switch in the converter. A phase control circuit for adjusting a phase of a signal output from the fixed frequency oscillation circuit, an output of the voltage doubler rectifier circuit, or the The output of the voltage doubler rectifier circuit, characterized in that a loop for feedback to the DC-DC converter.

本発明の第３の超音波診断装置の駆動電源回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータを備え、超音波振動子を駆動させる電圧を出力する。上記課題を解決するために、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をスイッチングする出力期間設定スイッチと、前記スイッチングされた信号を昇圧整流し、前記昇圧整流した電圧を前記超音波振動子に供給する倍電圧整流回路と、前記出力期間設定スイッチのスイッチング制御を行い、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をパルス状にするＰＷＭ制御回路と、前記ＰＷＭ制御回路が出力する前記パルスのデューティ比を前記倍電圧整流回路の出力に基づいて決定する判定回路と、前記倍電圧整流回路の出力を前記ＤＣ−ＤＣコンバータにフィードバックするループとを備えたことを特徴とする。 The drive power supply circuit of the third ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a DC-DC converter and outputs a voltage for driving the ultrasonic transducer. In order to solve the above problems, an output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter, and a voltage doubler for boosting rectification of the switched signal and supplying the boosted rectified voltage to the ultrasonic transducer A PWM control circuit that performs switching control of the rectifier circuit, the output period setting switch, and makes the output of the DC-DC converter into a pulse shape; and a duty ratio of the pulse output by the PWM control circuit is the voltage doubler rectifier circuit And a loop for feeding back the output of the voltage doubler rectifier circuit to the DC-DC converter.

本発明の第４の超音波診断装置の駆動電源回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータを備え、超音波振動子を駆動させる電圧を出力する。上記課題を解決するために、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をスイッチングする出力期間設定スイッチと、前記スイッチングされた出力電圧を昇圧整流して正電圧を生成し、前記正電圧を前記超音波振動子に供給する正倍電圧整流回路と、前記スイッチングされた出力電圧を昇圧整流して負電圧を生成し、前記負電圧を前記超音波振動子に供給する負倍電圧整流回路と、前記出力期間設定スイッチのスイッチング制御を行い、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をパルス状にするＰＷＭ制御回路と、前記ＰＷＭ制御回路が出力する前記パルスのデューティ比を前記倍電圧整流回路の出力または、前記負倍電圧整流回路の出力に基づいて決定する判定回路と、前記倍電圧整流回路の出力または、前記負倍電圧整流回路を前記ＤＣ−ＤＣコンバータにフィードバックするループとを備えたことを特徴とする。 The drive power supply circuit of the fourth ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a DC-DC converter and outputs a voltage for driving the ultrasonic transducer. In order to solve the above-described problem, an output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter, a boosted rectification of the switched output voltage to generate a positive voltage, and the positive voltage to the ultrasonic transducer A positive voltage rectifier circuit that supplies the negative voltage by boosting the rectified output voltage to generate a negative voltage, and supplying the negative voltage to the ultrasonic transducer; and setting the output period A PWM control circuit that performs switching control of the switch to make the output of the DC-DC converter into a pulse shape, and the duty ratio of the pulse output from the PWM control circuit is the output of the voltage doubler rectifier circuit or the negative voltage doubler A determination circuit for determining based on the output of the rectifier circuit, and the output of the voltage doubler rectifier circuit or the negative voltage doubler rectifier circuit as the DC-DC converter. Characterized in that a loop feedback to.

本発明によれば、コンバータ内スイッチにより生成されるパルスのエッジを含まない時間範囲内で、出力期間設定スイッチをＯＮとすることにより、超音波振動子を駆動する送信回路に使用される電源のサージ電圧を低減することができる。また、正負それぞれの電源の特性を等しくすることにより、超音波振動子を駆動する信号の正負の電圧を等しくすることができる。これにより、パルス・インバージョン・ハーモニック法による超音波画像の画質を向上させることができる超音波診断装置の駆動電源回路を提供することができる。 According to the present invention, by turning on the output period setting switch within a time range that does not include the edge of the pulse generated by the switch in the converter, the power supply used for the transmission circuit that drives the ultrasonic transducer Surge voltage can be reduced. In addition, by making the characteristics of the positive and negative power sources equal, the positive and negative voltages of the signals for driving the ultrasonic transducer can be made equal. Accordingly, it is possible to provide a drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus that can improve the image quality of an ultrasonic image by the pulse inversion harmonic method.

本発明の実施の形態１に係る駆動電源回路を有する超音波診断装置の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus having a drive power supply circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 実施の形態１に係る送信部の一部および超音波振動子の構成を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of a part of the transmission unit and the ultrasonic transducer according to the first embodiment. 実施の形態１に係る駆動電源回路の構成を示す回路図1 is a circuit diagram showing a configuration of a drive power supply circuit according to a first embodiment. 実施の形態１におけるＰＷＭ制御回路のパルス波形と出力期間設定スイッチの出力パルス波形の関係を示す図The figure which shows the relationship between the pulse waveform of the PWM control circuit in Embodiment 1, and the output pulse waveform of an output period setting switch 実施の形態１におけるＰＷＭ制御回路のパルス波形と出力期間設定スイッチの出力パルス波形の関係を示す図The figure which shows the relationship between the pulse waveform of the PWM control circuit in Embodiment 1, and the output pulse waveform of an output period setting switch 実施の形態１に係る別の超音波診断装置における駆動電源回路を含む送信部の一部および超音波振動子の構成を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a part of a transmission unit including a drive power supply circuit and an ultrasonic transducer in another ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1; 本発明の実施の形態２に係る駆動電源回路の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the drive power supply circuit which concerns on Embodiment 2 of this invention. 実施の形態２におけるＰＷＭ制御回路から出力されるパルスのデューティ比と、倍電圧整流回路の電源出力端の電圧値との関係を示す図The figure which shows the relationship between the duty ratio of the pulse output from the PWM control circuit in Embodiment 2, and the voltage value of the power supply output terminal of a voltage doubler rectifier circuit 実施の形態２における駆動電源回路を有する超音波診断装置における送信部の一部および超音波振動子の構成を示す回路図FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a part of a transmission unit and an ultrasonic transducer in an ultrasonic diagnostic apparatus having a drive power supply circuit according to a second embodiment. 実施の形態２における駆動電源回路を有する超音波診断装置における送信部の一部および超音波振動子の構成を示す回路図FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a part of a transmission unit and an ultrasonic transducer in an ultrasonic diagnostic apparatus having a drive power supply circuit according to a second embodiment. 従来の超音波診断装置における信号生成回路と、超音波振動子とを接続した図A diagram of the connection of a signal generation circuit and an ultrasonic transducer in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus 従来の駆動電源回路の構成を示す回路図Circuit diagram showing the configuration of a conventional drive power supply circuit 従来の別の超音波診断装置における信号生成回路と超音波振動子とを接続した図The figure which connected the signal generation circuit and the ultrasonic transducer in another conventional ultrasonic diagnostic equipment 従来の正負の電圧を出力する駆動電源回路の基本的な部分を示した図The figure which showed the basic part of the drive power supply circuit which outputs the conventional positive / negative voltage 従来の駆動電源回路の各部の波形を示す図The figure which shows the waveform of each part of the conventional drive power supply circuit 従来の駆動電源回路の各部の波形を示す図The figure which shows the waveform of each part of the conventional drive power supply circuit

（実施の形態１）
図１は、本発明の駆動電源回路を有する超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。送信部２は、駆動電源回路を有し、超音波振動子３を駆動するための駆動信号を生成する。超音波振動子３は、駆動信号を超音波に変換して被検体に照射し、被検体で反射された超音波を受信する。超音波振動子３で受信された受信信号に対して、受信部４は増幅、検波など信号処理を施し、処理した信号を超音波画像として表示部５に表示する。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 having a drive power supply circuit of the present invention. The transmission unit 2 has a drive power supply circuit and generates a drive signal for driving the ultrasonic transducer 3. The ultrasonic transducer 3 converts the drive signal into ultrasonic waves, irradiates the subject, and receives the ultrasonic waves reflected by the subject. The reception unit 4 performs signal processing such as amplification and detection on the reception signal received by the ultrasonic transducer 3, and displays the processed signal on the display unit 5 as an ultrasonic image.

図２は、送信部２の一部および超音波振動子３の構成を示す回路図である。トランス２３の１次側コイルに中点タップが設けられ、中点タップには電源出力端２０により＋ＨＶの正の電圧を供給する駆動電源回路２１が接続されている。トランス２３の１次側コイルの両端は、信号生成回路２２を構成するＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３７、３８のドレインとそれぞれ接続されている。２つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３７、３８のソースは、どちらも接地されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３７、３８は、プッシュ・プルスイッチを構成している。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３７にはＮチャネル用ゲートドライバ３９が接続され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３８にはＮチャネル用ゲートドライバ４０が接続されている。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a part of the transmission unit 2 and the ultrasonic transducer 3. A midpoint tap is provided in the primary coil of the transformer 23, and a drive power supply circuit 21 that supplies a positive voltage of + HV is connected to the midpoint tap by the power output terminal 20. Both ends of the primary side coil of the transformer 23 are connected to drains of N-channel MOSFETs 37 and 38 constituting the signal generation circuit 22, respectively. The sources of the two N-channel MOSFETs 37 and 38 are both grounded. The N-channel MOSFETs 37 and 38 constitute a push / pull switch. An N-channel gate driver 39 is connected to the N-channel MOSFET 37, and an N-channel gate driver 40 is connected to the N-channel MOSFET 38.

トランス２３の２次側コイルには、超音波振動子３が接続されている。ダイオードブリッジ２４は、受信部４で受信する信号が送信部２の影響をうけないようにするために接続されている。 The ultrasonic transducer 3 is connected to the secondary side coil of the transformer 23. The diode bridge 24 is connected so that a signal received by the receiving unit 4 is not affected by the transmitting unit 2.

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３７、３８は、ゲートに加えられる信号がＨＩＧＨの状態でオンになり、ＬＯＷの状態でオフとなる。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ用ゲートドライバ３９には、制御信号２８が与えられる。また、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ用ゲートドライバ４０には、制御信号２８に対して、ＨＩＧＨ、ＬＯＷが逆となる制御信号２９が与えられる。これによって、駆動信号３０が超音波振動子３が印加される。 The N-channel MOSFETs 37 and 38 are turned on when the signal applied to the gate is HIGH and turned off when the signal is LOW. A control signal 28 is supplied to the gate driver 39 for the N-channel MOSFET. The P-channel MOSFET gate driver 40 is supplied with a control signal 29 in which HIGH and LOW are reversed with respect to the control signal 28. As a result, the drive signal 30 is applied to the ultrasonic transducer 3.

図３は、駆動電源回路２１の構成を示す回路図である。駆動電源回路２１は、図示しない外部電源に接続され、所望の電圧を図２に示す信号生成回路２２に供給する。外部電源から電圧が印加される入力端１８には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端１９には、ＭＯＳＦＥＴで構成された出力期間設定スイッチ１２が接続されている。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the drive power supply circuit 21. The drive power supply circuit 21 is connected to an external power supply (not shown) and supplies a desired voltage to the signal generation circuit 22 shown in FIG. A DC-DC converter 11 is connected to an input terminal 18 to which a voltage is applied from an external power source. An output period setting switch 12 composed of a MOSFET is connected to the output end 19 of the DC-DC converter 11.

出力期間設定スイッチ１２には、特定の固定周波数、固定のデューティ比でパルスを発振する固定周波数発振回路１４が接続されている。また、固定周波数発振回路１４には、固定周波数発振回路１４のパルスの位相を調整して、出力期間設定スイッチ１２を制御する位相制御回路１３が接続されている。 The output period setting switch 12 is connected to a fixed frequency oscillation circuit 14 that oscillates pulses at a specific fixed frequency and a fixed duty ratio. In addition, a phase control circuit 13 that controls the output period setting switch 12 by adjusting the phase of the pulse of the fixed frequency oscillation circuit 14 is connected to the fixed frequency oscillation circuit 14.

また、出力期間設定スイッチ１２には、出力期間設定スイッチ１２によりスイッチングされた信号を整流する倍電圧整流回路１５が接続されている。倍電圧整流回路１５には、信号生成回路２２に接続された電源出力端２０が接続されている。倍電圧整流回路１５は、出力期間設定スイッチ１２を通過した信号を整流し、電圧を出力端１９で出力された電圧に戻す。倍電圧整流回路１５には、分圧抵抗１６、１７が接続されている。分圧抵抗１６と分圧抵抗１７の接続点は、倍電圧整流回路１５の出力電圧をフィードバックするために、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１に接続されている。 The output period setting switch 12 is connected to a voltage doubler rectifier circuit 15 that rectifies the signal switched by the output period setting switch 12. A power output terminal 20 connected to the signal generation circuit 22 is connected to the voltage doubler rectifier circuit 15. The voltage doubler rectifier circuit 15 rectifies the signal that has passed through the output period setting switch 12 and returns the voltage to the voltage output from the output terminal 19. Voltage dividing resistors 16 and 17 are connected to the voltage doubler rectifier circuit 15. A connection point between the voltage dividing resistor 16 and the voltage dividing resistor 17 is connected to the DC-DC converter 11 in order to feed back the output voltage of the voltage doubler rectifier circuit 15.

ＤＣ−ＤＣコンバータ１１について詳細に説明する。キャパシタ３１は、外部電源からの入力電圧を平滑化する。インダクタ３２には、直列にＭＯＳＦＥＴで構成されたコンバータ内スイッチ３３が接続されている。インダクタ３２にリプル電流が流れると、インダクタ３２は、電流源として動作するため、昇圧される。コンバータ内スイッチ３３は、ＰＷＭ制御回路３４によりスイッチング制御される。ＰＷＭ制御回路３４が行うスイッチングのデューティ比を変えることで出力電圧を制御することができる。ＰＷＭ制御回路３４は、分圧抵抗１６と分圧抵抗１７によって分圧された電源出力端２０の電圧がフィードバックされることにより、負荷の変動に対して安定した出力電圧を出力することができる。ダイオード３５は、片方の電流の流れを阻止する。キャパシタ３６は、出力される電圧を平滑化する。 The DC-DC converter 11 will be described in detail. The capacitor 31 smoothes the input voltage from the external power source. Connected to the inductor 32 is an in-converter switch 33 formed of a MOSFET in series. When a ripple current flows through the inductor 32, the inductor 32 operates as a current source and is boosted. Switching in the converter 33 is controlled by the PWM control circuit 34. The output voltage can be controlled by changing the duty ratio of switching performed by the PWM control circuit 34. The PWM control circuit 34 can output a stable output voltage against a change in load by feeding back the voltage of the power output terminal 20 divided by the voltage dividing resistor 16 and the voltage dividing resistor 17. The diode 35 blocks the flow of current on one side. The capacitor 36 smoothes the output voltage.

ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、従来の構成と同様であり、コンバータ内スイッチ３３により昇圧された電圧がスイッチングされるため、サージ電圧が発生する。一方、出力期間設定スイッチ１２は、キャパシタ３６に蓄えられたエネルギーをスイッチングするため、損失は大きいが、サージ電圧が発生し難い。 The DC-DC converter 11 is the same as the conventional configuration, and the voltage boosted by the converter switch 33 is switched, so that a surge voltage is generated. On the other hand, since the output period setting switch 12 switches the energy stored in the capacitor 36, the loss is large, but a surge voltage is hardly generated.

次に、出力期間設定スイッチ１２およびコンバータ内スイッチ３３のスイッチングについて説明する。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力信号においてサージ電圧が発生している時間は、出力期間設定スイッチ１２をオフにするようにタイミング調整することで、駆動電源回路２１はサージ電圧の少ない出力電圧を供給することができる。 Next, switching of the output period setting switch 12 and the in-converter switch 33 will be described. Here, the time during which the surge voltage is generated in the output signal of the DC-DC converter 11 is adjusted so that the output period setting switch 12 is turned off, so that the drive power supply circuit 21 has an output voltage with a small surge voltage. Can be supplied.

図４Ａ、４Ｂは、ＰＷＭ制御回路３４の出力パルス波形と固定周波数発振回路１４の出力パルス波形の関係を示す図である。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１における出力電圧の電圧値を＋ＨＶとする。 4A and 4B are diagrams showing the relationship between the output pulse waveform of the PWM control circuit 34 and the output pulse waveform of the fixed frequency oscillation circuit 14. Here, the voltage value of the output voltage in the DC-DC converter 11 is set to + HV.

図４Ａは、本実施の形態における超音波診断装置用の正の駆動電源回路２１に取り付けられた負荷が重い場合に、ＰＷＭ制御回路３４から出力されるパルスの波形５１と、固定周波数発振回路１４から出力されるパルスの波形５２との関係を示している。駆動電源回路２１に取り付けられた負荷が重いため、ＰＷＭ制御回路３４は、出力するパルスの幅を広くしている。固定周波数発振回路１４は、位相制御回路１３により、パルスの波形５１の立ち上がり時および立ち下がり時にＯＦＦとなり、パルスの波形５１のＯＮ時の一部で、ＯＮとなるように位相が調整され、パルスの波形５２となる信号を出力する。 FIG. 4A shows the waveform 51 of the pulse output from the PWM control circuit 34 and the fixed frequency oscillation circuit 14 when the load attached to the positive drive power supply circuit 21 for the ultrasonic diagnostic apparatus in this embodiment is heavy. The relationship with the waveform 52 of the pulse output from is shown. Since the load attached to the drive power supply circuit 21 is heavy, the PWM control circuit 34 increases the width of the output pulse. The fixed frequency oscillation circuit 14 is turned off by the phase control circuit 13 when the pulse waveform 51 rises and falls, and the phase is adjusted so that it is turned on when the pulse waveform 51 is turned on. A signal having the waveform 52 is output.

図４Ｂは、本実施の形態における超音波診断装置用の正の駆動電源回路２１に取り付けられた負荷が軽い場合に、ＰＷＭ制御回路３４から出力されるパルスの波形５３と固定周波数発振回路１４から出力されるパルスの波形５４との関係を示している。駆動電源回路２７に取り付けられた負荷が軽いため、ＰＷＭ制御回路３４は、出力するパルスの幅を狭くしている。固定周波数発振回路１４は、位相制御回路１３により、パルスの波形５３の立ち上がり時および立ち下がり時にＯＦＦとなり、パルスの波形５３のＯＦＦ時の一部で、ＯＮとなるように位相が調整され、パルスの波形５４となる信号を出力する。 FIG. 4B shows the pulse waveform 53 output from the PWM control circuit 34 and the fixed frequency oscillation circuit 14 when the load attached to the positive drive power supply circuit 21 for the ultrasonic diagnostic apparatus in this embodiment is light. The relationship with the waveform 54 of the output pulse is shown. Since the load attached to the drive power supply circuit 27 is light, the PWM control circuit 34 narrows the width of the output pulse. The fixed frequency oscillation circuit 14 is turned off by the phase control circuit 13 when the pulse waveform 53 rises and falls, and the phase is adjusted so that it is turned on when the pulse waveform 53 is turned off. A signal having the waveform 54 is output.

このように、出力期間設定スイッチ１２のオン期間には、コンバータ内スイッチ３３のＯＮ、ＯＦＦ切り替え時（パルスエッジの時間領域）が含まれないように、出力期間設定スイッチ１２が制御される。このことにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、コンバータ内スイッチ３３のＯＮ、ＯＦＦ切り替え時に生じるサージ電圧の影響が小さい直流電圧を供給することができる。 In this manner, the output period setting switch 12 is controlled so that the ON period of the output period setting switch 12 does not include the ON / OFF switching time (pulse edge time region) of the in-converter switch 33. As a result, the DC-DC converter 11 can supply a direct-current voltage that is less affected by the surge voltage that is generated when the intra-converter switch 33 is switched on and off.

図５は、本実施の形態にかかる別の超音波診断装置における駆動電源回路２１ｂを含む送信部の一部および超音波振動子３の構成を示す回路図である。ここで、駆動電源回路２１ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１、出力期間設定スイッチ１２ｂ、位相制御回路１３、固定周波数発振回路１４、倍電圧整流回路１５、１５ｂ、およびキャパシタ２５で構成されている。図５の構成において、図２の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a part of the transmission unit including the drive power supply circuit 21b and the ultrasonic transducer 3 in another ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. Here, the drive power supply circuit 21b includes the DC-DC converter 11, the output period setting switch 12b, the phase control circuit 13, the fixed frequency oscillation circuit 14, the voltage doubler rectifier circuits 15 and 15b, and the capacitor 25. In the configuration of FIG. 5, the same components as those of the configuration of FIG.

出力期間設定スイッチ１２ｂは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４１とＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４２とを有する。信号生成回路２２ｂは、倍電圧整流回路１５に接続されたＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４７と、倍電圧整流回路１５ｂに接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４８とを有する。 The output period setting switch 12 b includes an N-channel MOSFET 41 and a P-channel MOSFET 42. The signal generation circuit 22b includes a P-channel MOSFET 47 connected to the voltage doubler rectifier circuit 15 and an N-channel MOSFET 48 connected to the voltage doubler rectifier circuit 15b.

正の倍電整流回路１５と、出力期間設定スイッチ１２ｂとの間に、キャパシタ２５が配置されている。負の倍電圧整流回路１５ｂは、出力期間設定スイッチ１２ｂの出力側に接続されている。負の倍電圧整流回路１５ｂは、入力側にキャパシタが配置され、ダイオード４５、４６がそれぞれ倍電圧整流回路１５のダイオード４３、４４に対して逆向きに配置され、他の構成要素は倍電圧整流回路１５と同じように構成されている。キャパシタ２５が配置されることにより、負の倍電圧整流回路１５ｂとを上記のような構成にすることができる。これにより、ダイオードの向き以外は、正の倍電整流回路１５と負の倍電圧整流回路１５ｂとを同様の構成要素で形成することができる。したがって、倍電圧整流回路１５と、倍電圧整流回路１５ｂは、部品ごとの特性バラツキを除けば、出力インピーダンスの特性を等しくすることができる。 A capacitor 25 is disposed between the positive voltage doubler rectifier circuit 15 and the output period setting switch 12b. The negative voltage doubler rectifier circuit 15b is connected to the output side of the output period setting switch 12b. In the negative voltage doubler rectifier circuit 15b, a capacitor is arranged on the input side, diodes 45 and 46 are arranged opposite to the diodes 43 and 44 of the voltage doubler rectifier circuit 15, respectively, and other components are voltage doubler rectifiers. The configuration is the same as that of the circuit 15. By disposing the capacitor 25, the negative voltage doubler rectifier circuit 15b can be configured as described above. Thereby, except for the direction of the diode, the positive voltage doubler rectifier circuit 15 and the negative voltage doubler rectifier circuit 15b can be formed by the same components. Therefore, the voltage doubler rectifier circuit 15 and the voltage doubler rectifier circuit 15b can have the same output impedance characteristic, except for the characteristic variation of each part.

このような構成により、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４７とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４８がコンプリメンタリであれば、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４７とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４８のオン抵抗による電圧降下が等しくなる。したがって、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４７で駆動した場合の振幅と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４８で駆動した場合の振幅を等しくすることができる。 With such a configuration, if the P-channel MOSFET 47 and the N-channel MOSFET 48 are complementary, the voltage drop due to the on-resistance of the P-channel MOSFET 47 and the N-channel MOSFET 48 becomes equal. Therefore, the amplitude when driven by the P-channel MOSFET 47 and the amplitude when driven by the N-channel MOSFET 48 can be made equal.

ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４７のゲートには、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４７をスイッチング制御するＰチャネル用ゲートドライバ４９が接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４８のゲートには、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４８をスイッチング制御するＮチャネル用ゲートドライバ５０が接続されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ４７およびＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４８のドレインがダイオードブリッジ２４を介して超音波振動子３に接続されている。 A P-channel gate driver 49 that controls switching of the P-channel MOSFET 47 is connected to the gate of the P-channel MOSFET 47. An N-channel gate driver 50 that controls switching of the N-channel MOSFET 48 is connected to the gate of the N-channel MOSFET 48. The drains of the P-channel MOSFET 47 and the N-channel MOSFET 48 are connected to the ultrasonic transducer 3 via the diode bridge 24.

なお、図５では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のＰＷＭ制御回路３４に入力する信号は、倍電圧整流回路１５の出力電圧を分圧抵抗１６と分圧抵抗１７とで分圧して生成する場合について示した。しかし、倍電圧整流回路１５ｂの出力電圧を分圧抵抗１６と分圧抵抗１７とで分圧して生成してもよい。 FIG. 5 shows a case where the signal input to the PWM control circuit 34 of the DC-DC converter 11 is generated by dividing the output voltage of the voltage doubler rectifier circuit 15 by the voltage dividing resistor 16 and the voltage dividing resistor 17. It was. However, the output voltage of the voltage doubler rectifier circuit 15b may be divided by the voltage dividing resistor 16 and the voltage dividing resistor 17 to be generated.

また、本実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１として昇圧コンバータを例に説明した。しかし、本実施の形態では、この例に限定されず、さまざまな構成のＤＣ−ＤＣコンバータを用いることができる。例えば、入力電圧よりも出力電圧が低い電圧を出力する場合には、降圧コンバータを用いることができる。昇圧コンバータや降圧コンバータにおいて、フライバックやフィード・フォワードなどの方式のものを用いることができる。また、入力電圧が負の場合には反転コンバータを用いることができる。 In the present embodiment, the boost converter is described as an example of the DC-DC converter 11. However, the present embodiment is not limited to this example, and DC-DC converters having various configurations can be used. For example, when outputting a voltage whose output voltage is lower than the input voltage, a step-down converter can be used. As a step-up converter or a step-down converter, a flyback or feed-forward type can be used. Further, when the input voltage is negative, an inverting converter can be used.

このようなＤＣ−ＤＣコンバータであっても、本実施の形態に係る駆動電源回路は、上述のように出力期間設定スイッチ１２を制御することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ内で生じるサージ電圧の影響をほとんど受けない電圧を出力することができる。 Even in such a DC-DC converter, the drive power supply circuit according to the present embodiment controls the output period setting switch 12 as described above, thereby suppressing the influence of the surge voltage generated in the DC-DC converter. A voltage that is hardly received can be output.

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る駆動電源回路２１ｃの構成を示す回路図である。本実施の形態に係る駆動電源回路２１ｃは、図３に示す駆動電源回路２１の位相制御回路１３および固定周波数発振回路１４に代えて、ＰＷＭ制御回路２６および判定回路２７が配置された構成である。駆動電源回路２１ｃにおいて、駆動電源回路２１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the drive power supply circuit 21c according to the second embodiment of the present invention. The drive power supply circuit 21c according to the present embodiment has a configuration in which a PWM control circuit 26 and a determination circuit 27 are arranged instead of the phase control circuit 13 and the fixed frequency oscillation circuit 14 of the drive power supply circuit 21 shown in FIG. . In the drive power supply circuit 21c, the same components as those in the drive power supply circuit 21 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

ＰＷＭ制御回路２６は、オンオフの周波数を固定とし、デューティ比を変化させて出力期間設定スイッチ１２のスイッチング制御を行う。ＰＷＭ制御回路２６のデューティ比は、判定回路２７によって決定される。判定回路２７は、倍電圧整流回路１５の電源出力端２０の電圧を分圧抵抗１６と分圧抵抗１７とにより分圧した値を基にＰＷＭ制御回路２６のデューティ比を決定する。 The PWM control circuit 26 performs switching control of the output period setting switch 12 by changing the duty ratio while fixing the on / off frequency. The duty ratio of the PWM control circuit 26 is determined by the determination circuit 27. The determination circuit 27 determines the duty ratio of the PWM control circuit 26 based on a value obtained by dividing the voltage of the power output terminal 20 of the voltage doubler rectifier circuit 15 by the voltage dividing resistor 16 and the voltage dividing resistor 17.

図７は、ＰＷＭ制御回路２６から出力されるパルスのデューティ比と、倍電圧整流回路１５の電源出力端２０の電圧値との関係を示す図である。ＰＷＭ制御回路２６から出力されるパルスのデューティ比が５０％の場合（波形５５）には、倍電圧整流回路１５の電源出力端２０での電圧値は波形５８のようになる。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the pulse output from the PWM control circuit 26 and the voltage value of the power supply output terminal 20 of the voltage doubler rectifier circuit 15. When the duty ratio of the pulse output from the PWM control circuit 26 is 50% (waveform 55), the voltage value at the power supply output terminal 20 of the voltage doubler rectifier circuit 15 is as shown in the waveform 58.

ＰＷＭ制御回路２６から出力されるパルスのデューティ比が５０％以下の場合（波形５６）には、倍電圧整流回路１５の電源出力端２０での電圧値は波形５９のようになり、波形５８と比較すると、波形のリプルの変動幅が大きくなり、電圧値が小さくなる。これに対して、ＰＷＭ制御回路２６から出力されるパルスのデューティ比が５０％以上の場合（波形５７）には、倍電圧整流回路１５の電源出力端２０での電圧値は波形６０のようになり、波形５８と比較すると、電圧値は小さくなり、波形のリプルの変動幅も小さくなる。 When the duty ratio of the pulse output from the PWM control circuit 26 is 50% or less (waveform 56), the voltage value at the power supply output terminal 20 of the voltage doubler rectifier circuit 15 becomes a waveform 59. In comparison, the fluctuation range of the ripple of the waveform becomes large and the voltage value becomes small. On the other hand, when the duty ratio of the pulse output from the PWM control circuit 26 is 50% or more (waveform 57), the voltage value at the power supply output terminal 20 of the voltage doubler rectifier circuit 15 is as shown in the waveform 60. Therefore, compared with the waveform 58, the voltage value is reduced, and the fluctuation range of the ripple of the waveform is also reduced.

そこで、判定回路２７は、倍電圧整流回路１５の電源出力端２０の電圧を分圧抵抗１６と分圧抵抗１７により分圧した値を監視し、所望の出力電圧値に対して実際の出力電圧が小さい場合には、高速に所望の出力電圧値に近づけるために、ＰＷＭ制御回路２６のデューティ比を５０％とする。電源出力端２０の電圧が所望の出力電圧値に近づくに従い、ＰＷＭ制御回路２６のデューティ比を５０％から上げていくことでリプルの変動幅を小さくすることができる。所望の出力電圧値に対して実際の出力電圧が大きい場合には、ＰＷＭ制御回路２６のデューティ比を大きく上げることにより電圧を下げ、かつリプルの変動幅を小さくすることができる。 Therefore, the determination circuit 27 monitors the value obtained by dividing the voltage of the power supply output terminal 20 of the voltage doubler rectifier circuit 15 by the voltage dividing resistor 16 and the voltage dividing resistor 17, and the actual output voltage with respect to the desired output voltage value. Is small, the duty ratio of the PWM control circuit 26 is set to 50% in order to approach the desired output voltage value at high speed. As the voltage at the power output terminal 20 approaches the desired output voltage value, the fluctuation range of the ripple can be reduced by increasing the duty ratio of the PWM control circuit 26 from 50%. When the actual output voltage is larger than the desired output voltage value, the duty ratio of the PWM control circuit 26 can be greatly increased to decrease the voltage and reduce the ripple fluctuation range.

図８は、駆動電源回路２１ｃを有する超音波診断装置における送信部２の一部および超音波振動子３の構成を示す回路図である。駆動電源回路２１ｃの構成が異なる以外は、図２に示す回路と同様である。 FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration of a part of the transmission unit 2 and the ultrasonic transducer 3 in the ultrasonic diagnostic apparatus having the drive power supply circuit 21c. The circuit is the same as that shown in FIG. 2 except that the configuration of the drive power supply circuit 21c is different.

図９は、駆動電源回路２１ｄを有する超音波診断装置における送信部２の一部および超音波振動子３の構成を示す回路図である。駆動電源回路２１ｄの構成が異なる以外は、図５に示す回路と同様である。 FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration of a part of the transmission unit 2 and the ultrasonic transducer 3 in the ultrasonic diagnostic apparatus having the drive power supply circuit 21d. The circuit is the same as that shown in FIG. 5 except that the configuration of the drive power supply circuit 21d is different.

図８、図９の構成において、上述した出力期間設定スイッチ１２に対するＰＷＭ制御回路２６のスイッチング動作により、リプル電圧が小さい電圧を超音波振動子３に印加することができる。 8 and 9, a voltage with a small ripple voltage can be applied to the ultrasonic transducer 3 by the switching operation of the PWM control circuit 26 with respect to the output period setting switch 12 described above.

また、図９の構成において、正負の駆動電源回路の特性を等しくすることができる。 In the configuration of FIG. 9, the characteristics of the positive and negative drive power supply circuits can be made equal.

本発明の超音波診断装置の電源は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力波形のパルスの立ち上がり、立ち下がりを含まない範囲で倍電圧整流回路を駆動することにより、サージ電圧の影響を低減することができる。また、倍電圧整流回路に入力されるパルスの幅を調整することでリプル波形の振幅の変動幅を小さくすることができる。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をそのまま使わずに倍電圧整流回路を通して使用することで正負の電圧特性を等しくすることができる。このような効果が得られることから、パルス・インバージョン・ハーモニック法などを行う超音波診断の駆動電源回路として利用可能である。 The power source of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can reduce the influence of the surge voltage by driving the voltage doubler rectifier circuit within a range that does not include the rise and fall of the pulse of the output waveform of the DC-DC converter. . Further, the fluctuation range of the amplitude of the ripple waveform can be reduced by adjusting the width of the pulse input to the voltage doubler rectifier circuit. Furthermore, the positive and negative voltage characteristics can be made equal by using the output of the DC-DC converter through the voltage doubler rectifier circuit without using it as it is. Since such an effect can be obtained, it can be used as a drive power supply circuit for ultrasonic diagnosis that performs a pulse inversion harmonic method or the like.

１超音波診断装置
２送信部
３超音波振動子
４受信部
５表示部
１１ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２、１２ｂ出力期間設定スイッチ
１３位相制御回路
１４固定周波数発振回路
１５、１５ｂ倍電圧整流回路
１６、１７分圧抵抗
１８入力端
１９出力端
２０電源出力端
２１、２１ｂ〜２１ｄ駆動電源回路
２２、２２ｂ信号生成回路
２３トランス
２４ダイオードブリッジ
２５キャパシタ
２６ＰＷＭ制御回路
２７判定回路
２８、２９制御信号
３０駆動信号
３１、３６平滑用キャパシタ
３２インダクタ
３３コンバータ内スイッチ
３４ＰＷＭ制御回路
３５、４３〜４６ダイオード
３７、３８、４２、４８Ｎチャネルトランジスタ
３９、４０、５０Ｎチャネル用ゲートドライバ
４１、４７Ｐチャネルトランジスタ
４９Ｐチャネル用ゲートドライバ
５１、５３、５５〜５７ＰＷＭ制御回路出力波形
５２、５４スイッチの出力波形
５８〜６０倍電圧整流回路出力波形 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus 2 Transmission part 3 Ultrasonic transducer 4 Reception part 5 Display part 11 DC-DC converter 12, 12b Output period setting switch 13 Phase control circuit 14 Fixed frequency oscillation circuit 15, 15b Voltage doubler rectification circuit 16, 17 Voltage dividing resistor 18 Input terminal 19 Output terminal 20 Power supply output terminal 21, 21b to 21d Drive power supply circuit 22, 22b Signal generation circuit 23 Transformer 24 Diode bridge 25 Capacitor 26 PWM control circuit 27 Determination circuit 28, 29 Control signal 30 Drive signal 31 , 36 Smoothing capacitor 32 Inductor 33 Switch in converter 34 PWM control circuit 35, 43 to 46 Diode 37, 38, 42, 48 N channel transistor 39, 40, 50 N channel gate driver 41, 47 P channel transistor 49 P Channel gate driver 51,53,55～57 PWM control circuit output waveform 52 switches output waveforms 58-60 times voltage rectifier output waveform

Claims

Driving an ultrasonic diagnostic apparatus that includes a DC-DC converter having an in-converter switch for generating a pulse voltage from a DC voltage, and that outputs a voltage for driving an ultrasonic transducer based on the output of the DC-DC converter In the power circuit,
An output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter;
A voltage doubler rectifier circuit for boosting and rectifying the switched output voltage and supplying the boosted and rectified voltage to the ultrasonic transducer;
A fixed frequency oscillation circuit for outputting a signal for turning on and off the output period setting switch;
A phase control circuit that adjusts the phase of the signal output from the fixed frequency oscillation circuit so that the output period setting switch is turned on within a time range that does not include an edge of a pulse generated by the switch in the converter When,
A drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: a loop that feeds back an output of the voltage doubler rectifier circuit to the DC-DC converter.

Driving an ultrasonic diagnostic apparatus including a DC-DC converter having a switch in a converter for generating a pulse voltage from a direct-current voltage, and outputting a voltage for driving an ultrasonic transducer based on an output of the DC-DC converter In the power circuit,
An output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter;
A positive voltage rectification circuit that boosts rectifies the switched output voltage to generate a positive voltage, and supplies the boosted rectified voltage to the ultrasonic transducer;
A negative voltage rectifier circuit that generates a negative voltage by boosting rectifying the switched output voltage, and supplying the boosted rectified voltage to the ultrasonic transducer;
A fixed frequency oscillation circuit for outputting a signal for turning on and off the output period setting switch;
A phase control circuit that adjusts the phase of the signal output from the fixed frequency oscillation circuit so that the output period setting switch is turned on within a time range that does not include an edge of a pulse generated by the switch in the converter When,
A drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: a loop for feeding back the output of the voltage doubler rectifier circuit or the output of the negative voltage doubler rectifier circuit to the DC-DC converter.

In a drive power supply circuit of an ultrasonic diagnostic apparatus that includes a DC-DC converter and outputs a voltage for driving an ultrasonic transducer,
An output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter;
A voltage doubler rectifier circuit that boosts and rectifies the switched signal and supplies the boosted and rectified voltage to the ultrasonic transducer;
A PWM control circuit that performs switching control of the output period setting switch and makes the output of the DC-DC converter pulsed;
A determination circuit that determines a duty ratio of the pulse output by the PWM control circuit based on an output of the voltage doubler rectifier circuit;
A drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: a loop that feeds back an output of the voltage doubler rectifier circuit to the DC-DC converter.

In a drive power supply circuit of an ultrasonic diagnostic apparatus that includes a DC-DC converter and outputs a voltage for driving an ultrasonic transducer,
An output period setting switch for switching the output of the DC-DC converter;
A positive voltage rectification circuit that boosts rectifies the switched output voltage to generate a positive voltage, and supplies the positive voltage to the ultrasonic transducer;
A negative voltage rectification circuit that boosts rectifies the switched output voltage to generate a negative voltage, and supplies the negative voltage to the ultrasonic transducer;
A PWM control circuit that performs switching control of the output period setting switch and makes the output of the DC-DC converter pulsed;
A determination circuit that determines a duty ratio of the pulse output by the PWM control circuit based on an output of the voltage doubler rectifier circuit or an output of the negative voltage doubler rectifier circuit;
A drive power supply circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: an output of the voltage doubler rectifier circuit or a loop for feeding back the negative voltage doubler rectifier circuit to the DC-DC converter.