一种B超设备的低噪声电源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种B超设备的低噪声电源电路，电源电路包括分频器，分频器连接光耦隔离电路并且接收来自B超设备的工作频率信号，分频器分出2个频率，一路频率连接DCDC频率同步电路，另一路连接PFC频率同步电路，DCDC频率同步电路连接有DCDC PWM控制器，PFC频率同步电路连接有PFC PWM控制器，两个PWM控制器分别连接开关管。本发明专利技术将开关电源开关频率进行控制，使开关频率和B超系统的工作频率相等或和其分频频率相等，使开关频率噪声对B超系统来讲不再成为噪声干扰信号，当B超系统工作频率实时变化，开关频率跟随变化且始终保持为系统频率的分频频率，消除开关电源的开关噪声对使用该开关电源供电的高频工作B超设备的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种B超设备的低噪声电源电路[
]本专利技术涉及电源电路领域，具体涉及一种B超设备的低噪声电源电路。[
技术介绍
]在一些精密仪器设备中，例如B超设备，为避免开关电源的高频开关噪声通过两者的连接电缆传递对设备带来的直接影响，都是采用在电源内部输出端口设计滤波器或者通过在高频开关端通过RC吸收或者屏蔽等方式降低噪声干扰，使开关电源电磁干扰满足一定的标准限制。只能在一定程度降低开关电源输出线上传递到仪器设备内部的高频开关噪声对设备性能的影响，不能彻底消除影响。在B超检查过程中，电源开关噪声会对B超的图像清晰度进行影响，导致医生不能够看到清楚的图像，可能会干扰到医生对病人病情的判断，对真实的结果产生一定的影响。[
技术实现思路
]由于B超设备本身具有一定的高频工作主频，且该主频是实时变化的，本专利技术的目的不是在于从已有的方案通过滤波方式减小噪声干扰，而是为了提供一种通过频率同步方式消除噪声干扰的低噪声电源电路。为了实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种B超设备的低噪声电源电路，电源电路包括分频器，分频器连接光耦隔离电路并且接收来自B超设备的工作频率信号，分频器分出2个频率，一路频率连接DCDC频率同步电路，另一路连接PFC频率同步电路，DCDC频率同步电路连接有DCDCPWM控制器，PFC频率同步电路连接有PFCPWM控制器，两个PWM控制器分别连接开关管，所述开关管为PWM控制器输出占空比信号控制开关管。进一步，在B超设备有一频率监测器，所述频率监测器通过信号线连接电源内部的分频器，用于传递设备频率信号给分频器。进一步，所述分频器和频率同步电路之间还有光耦隔离电路。进一步，所述分频器为12位二进制串行计数器CD4040。进一步，所述光耦隔离使用的是双通道高速光耦HCPL2630。本专利技术的有益效果为：本专利技术将开关电源开关频率进行控制，使开关频率和B超系统的工作频率相等或和其分频频率相等(即频率同步)，使开关频率噪声对B超系统来讲不再成为噪声干扰信号，当B超系统工作频率实时变化，开关频率跟随变化且始终保持为系统频率的分频频率，消除开关电源的开关噪声对使用该开关电源供电的高频工作B超设备的影响。[附图说明]图1是本专利技术工作原理示意图。图2是本专利技术频率同步设计框图。图3是本专利技术实施例电源电路的分频电路图。图4是本专利技术PFC控制芯片及频率同步控制电路。图5是本专利技术不对称半桥DCDC变换拓扑电路。图6是本专利技术DCDC控制及频率同步控制电路。图7是UC3845频率同步控制原理。图8是无同步信号时PFC和DCDC开关管驱动波形(CH1:PFC开关管驱动，CH2:DCDC开关管驱动)。图9是频率同步时同步信号及开关管驱动波形(CH1:PFC开关管驱动，CH2:DCDC开关管驱动，CH3:B超系统工作频率的4分频信号，CH4:B超系统工作频率)。[具体实施方式]为了使本专利技术实现的技术手段清晰明了，下面结合附图进一步阐述本专利技术。本专利技术使用的技术方案主要步骤为：1)确定设备工作频率f或工作频率范围fmin～fmax；2)通过电源和设备的连接电缆建立两者的通信联系，设备将其工作频率提供给电源，电源内部接收电路接收到设备频率，将该频率或其进行分频后的分频频率作为开关频率给定信号，通过适当的同步电路处理实现电源开关频率为设备工作频率或其分频频率，即电源开关频率和设备工作频率同步。DCDC变换为直流-直流变换。以下以B超机应用为实施例，具体说明。B超机工作频率实时变化，频率范围450-500kHz，系统原理框图见图1，电源和B超机的连接电缆包括Vo+、Vo-及B超机发送给电源的B超机实时工作频率信号(SYNC)，其中Vo+和Vo-为电源输出正和负，为B超机供电电压，仪器工作频率信号(SYNC)为B超机的实时工作频率信号，通过附加的信号电缆发送至电源内部，电源接收到工作频率信号SYNC后通过内部分频电路进行分频，分频电路见图3，通过12位二进制串行计数器CD4040作为分频器，根据其原理，管脚6为Q3，即23＝8分频信号，管脚7为Q2即22＝4分频信号，来自B超系统的工作频率信号SYNC经分频器CD4040分频后，通过双通道高速光耦HCPL2630隔离后送至电源原边作为PFC(功率因数校正，PowerFactorCorrection：PFC)和DCDC变换的频率同步信号SYNC1和SYNC2。图2是本专利技术频率同步设计思路简图，将B超系统的频率信号进行分频，分出的两个频率信号分别作为PFC和DCDC频率同步给定信号进行PFC和DCDC开关频率控制。PFC控制电路设计PFC主电路采用常规的Boost电路,控制芯片采用PFC专用控制芯片L4981A，PFC开关频率采用B超系统工作频率的8分频频率，即：(450～500KHz)/8＝56.25～62.5KHz。芯片SYNC脚为芯片的外同步引脚，同步要求SYNC脚的信号频率必须高于芯片外围参数设置的振荡频率，所以无同步时开关频率设置为50KHz,取芯片频率设置脚(ROSC引脚)频率设置R、C值为R12＝39KΩ和C3＝1nF,实测设置的固有频率为49KHz。具体电路设计如图4。DCDC变换电路设计由于要求开关频率跟随实时变化的B超系统工作频率，DCDC变换拓扑只能采用PWM(脉宽调制,PulseWidthModulation：PWM)调制而不能选择PFM(脉冲频率调制，PulseFrequencyModulation：PFM)调制模式，比如目前常用的LLC谐振拓扑在此不适用，因为其频率随着负载和输入输出变化而不受外来频率的控制；另外，由于对适配器壳温的限制(该适配器要求环境温度50℃且低压输入满载工作时壳温不超过71℃)，故所选拓扑应具有高效率的特点，从功率等级和成本等综合考虑，选择具有ZVS软开关特性的不对称半桥作为DCDC变换的拓扑，如图5。从不对称半桥电路偏磁引起变压器饱和角度考虑，占空比不能大于50％,这里选用UC3845配合半桥专用驱动芯片L6384作为控制及驱动方案。DCDC变换控制芯片采用UC3845，通过恰当的外围电路，如图6，可以实现同步功能，方法是电容C6(CT)不直接接地，而是同过一个小电阻接地，当有外部同步脉冲信号输入时，电阻上的压降负责将4脚C6电压在同步脉冲出现时刻提升至高于振荡器的内部上门限值，引发C6电容在该时刻放电(放电斜率不变)，达到振荡频率和同步脉冲频率一致，具体原理见图7。由于UC3845具有一个由振荡器驱动的内部二分频触发器以控制最大占空比小于50％，因此必须将其振荡器的运行频率设定为期望的电源开关频率的两倍，这里以系统频率的4分频信号作为其同步信号，即：(450～500KHz)/4＝112.5～125KHz，则同步后对应的开关频率为56.25～62.5KHz。根据上述同步原理，UC3845固有的振荡频率必须低于同步信号频率才能完成同步，所以将固有的振荡频率设置为低于100KHz,这里设置为约90KHz，取RT、CT(R18、C6)分别为8.6KΩ和2200pF，具体的同步电路如图6。同步电路设计需注意：1)电路参数设计要确保同步信号脉冲具有一定的幅值，使得在VCT三角波的任何时刻叠加同步脉冲后都能达到振荡器内部上门限值才能确保同步的实现；2)电容CT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种B超设备的低噪声电源电路，其特征在于，电源电路包括分频器，分频器连接光耦隔离电路并且接收来自B超设备的工作频率信号，分频器分出2个频率，一路频率连接DCDC频率同步电路，另一路连接PFC频率同步电路，DCDC频率同步电路连接有DCDC PWM控制器，PFC频率同步电路连接有PFC PWM控制器，两个PWM控制器分别连接开关管。

【技术特征摘要】
1.一种B超设备的低噪声电源电路，其特征在于，电源电路包括分频器，分频器连接光耦隔离电路并且接收来自B超设备的工作频率信号，分频器分出2个频率，一路频率连接DCDC频率同步电路，另一路连接PFC频率同步电路，DCDC频率同步电路连接有DCDCPWM控制器，PFC频率同步电路连接有PFCPWM控制器，两个PWM控制器分别连接开关管。2.根据权利要求1所述的一种B超设备的低噪声电源电路，其特征在于：在B超设备有一频率监...

【专利技术属性】
技术研发人员：包尔恒，
申请(专利权)人：广东水利电力职业技术学院广东省水利电力技工学校，
类型：发明
国别省市：广东,44