高电压驱动电路和超声设备制造技术

本公开的实施例涉及一种高电压驱动电路和超声设备。用于驱动负载的高电压驱动电路接收低电压输入信号并生成高电压输出信号。短路保护电路包括第一电子开关和第二电子开关，第一电子开关由低电压输入信号操作，第二电子开关由通过对输出高电压信号的分压获得的低电压信号操作。第一电子开关使得第一上拉电流被发送到电容元件，该电容元件的电压对阈值比较器的输入进行控制。第二电子开关使得第二下拉电流从电容元件被汲取，该电容元件的电压对阈值比较器的输入进行控制。在所述阈值比较器的输出处生成短路检测信号，短路检测信号指示短路并且能够禁止驱动电路的操作。

【技术实现步骤摘要】
高电压驱动电路和超声设备
本描述涉及电子电路装置或布置，更具体地涉及一种高电压驱动电路和超声设备。一个或多个实施例涉及例如可用于超声传输通道中的装置。一个或多个实施例可以应用于例如超声波回波检查设备中。
技术介绍
在医疗领域中，诸如超声波回波检查系统之类的设备和系统是已知的，其在发射阶段期间可以提供具有对换能器(例如，压电材料或电容型超声发生器)进行电刺激的任务的超声通道，该换能器被连接到超声波回波检查系统的输出。相反，在接收阶段期间，通道从换能器接收所发射的波的回波，将其传递到信号处理和接收电路。通常通过在高电压(HV：高电压)领域中操作的电子装置或电子电路布置来获得这些超声通道，并且这些超声通道经受可能非常有害的短路事件。例如，可以将高电压电路限定为使用大于用作低电压信号的电源的电压的电路，其中用于低电压信号的这些电源电压在现有技术中大约为1V至5V。高电压传输装置(例如，脉波器、或脉冲发生器以及线性运算放大器)中的这些短路事件主要是由于：硅的内部损坏；低负载电阻；高负载电容。通常，防止短路的保护已知用于超声应用中，超声应用利用了实时电路保护。该类型的解决方案利用了与高电压电源串联的电阻器或熔断器，以便检测短路。该类型的保护虽然一方面提供了非常快速的保护，但是另一方面在功耗和性能水平降低方面表现出明显的缺陷。多年来，该
的研究和创新活动相当广泛，例如：Kuhn,William；Eatinger,Ryan；Melton,Steven等人的文章“CMOS工艺中ESD检测电路和相关金属熔断器调查(ESDDetectionCircuitandAssociatedMetalFuseInvestigationsinCMOSProcesses)”，见2014年3月的IEEE设备与材料可靠性会报(IEEETransactionsonDeviceandMaterialsReliability)第146-153页，以及V.John；BumSeokSuh；T.A.Lipo等人的文章“IGBT的快速钳位短路保护(FastclampedshortcircuitprotectionofIGBTs)”，见1998年的应用电力电子会议及展览会(AppliedPowerElectronicsConferenceandExposition),APEC’98.的会议录1998(ConferenceProceedings1998),第13年刊(ThirteenthAnnual)。然而，这些解决方案通常至少受到功耗问题的影响。
技术实现思路
鉴于这种广泛的活动，仍然存在对例如与功耗有关的改进的解决方案的需求。本公开的目的是提供一种高电压驱动电路和超声设备，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。一个或多个实施例的目的是有助于满足这种需求。根据一个或多个实施例，可以通过具有在所附权利要求中提及的特性的驱动电路布置来实现该目的。一个或多个实施例可以涉及对应的设备(例如，超声波回波检查设备)以及对应的方法。权利要求构成本文关于一个或多个实施例所给出的技术教导的组成部分。根据本公开的一个方面，提供了一种高电压驱动电路，包括：短路保护电路，被配置为将由所述高电压驱动电路接收的低电压输入信号与由所述高电压驱动电路生成的高电压输出信号进行比较。所述短路保护电路包括：阈值比较器，包括输入和输出以及被耦合到控制节点的输入；电容元件，被耦合到所述阈值比较器的所述输入；第一电子开关，由所述低电压输入信号控制并且被配置为引起第一上拉电流被提供，以对所述电容元件进行充电；第二电子开关，由通过对所述高电压输出信号进行分压而获得的低电压输出信号控制，并且所述第二电子开关被配置为引起第二下拉电流被提供，以对所述电容元件进行放电；并且其中，所述阈值比较器被配置为基于响应于所述上拉电流和所述下拉电流而在所述电容元件上生成的电压，在所述输出上生成短路检测信号，所述高电压驱动电路被配置为响应于所述短路检测信号被激活而被禁用。在一个实施例中，所述第一电子开关被连接以启用第一电流镜的操作来提供对所述电容元件进行充电的所述第一上拉电流，并且所述第二电子开关被连接以启用至少一个第二电流镜的操作来提供对所述电容元件进行放电的所述第二下拉电流。在一个实施例中，所述高电压驱动电路还包括控制模块，所述控制模块在操作时响应于激活所述短路检测信号，而被配置为生成被提供给所述高电压驱动电路的去激活命令。在一个实施例中，所述高电压驱动电路还包括线性运算放大器，并且所述短路保护电路还包括放大级，所述放大级被配置为接收所述低电压输入信号，所述低电压输入信号是通过所述放大级来控制所述第一电子开关的正弦信号。在一个实施例中，所述高电压驱动电路还包括脉冲发生器，并且其中所述低电压输入信号是包括用于控制所述第一电子开关的两个正交方波的方波信号。在一个实施例中，所述两个正交方波中仅一个正交方波用于控制所述第一电子开关。在一个实施例中，所述高电压驱动电路还包括分压电路，所述分压电路具有被耦合以接收由所述高电压驱动电路生成的所述高电压输出信号的输入，并且具有被耦合到所述第二电子开关的输出，所述分压电路被配置为生成与所述高电压输出信号除以分压因子对应的低电压输出信号，所述低电压输出信号被施加以控制所述第二电子开关。在一个实施例中，所述第一电子开关和所述第二电子开关中的每个电子开关包括MOSFET。根据本公开的另一方面，提供了一种超声设备，包括：高电压驱动电路，具有换能器端子，所述换能器端子被配置为被耦合到超声换能器装置，所述超声换能器装置能够将所述换能器端子上的高电压输出信号转换成超声传输信号并且将超声接收信号转换为所述换能器端子上的电接收信号，所述高电压驱动电路被配置为基于低电压输入信号生成所述高电压输出信号，并且所述高电压驱动电路进一步被配置为响应于有效的短路存在信号而关断；以及短路保护电路，被耦合到所述高电压驱动电路并且被配置为生成所述短路存在信号，所述短路保护电路被配置为将所述低电压输入信号与所述高电压输出信号进行比较以检测所述换能器端子上的短路，并且被配置为响应于所述比较指示所述换能器端子上的短路状况而激活所述短路存在信号。在一个实施例中，所述短路保护电路包括：电容元件，被耦合到控制节点；第一电路，具有被耦合以接收所述低电压输入信号的输入并且具有被耦合到所述控制节点的输出，所述第一电路被配置为向所述控制节点提供上拉电流以对所述电容元件进行充电；第二电路，具有被耦合到所述换能器端子的输入并且具有被耦合到所述控制节点的输出，所述第二电子电路被配置为向所述控制节点提供下拉电流以对所述电容元件进行放电，控制电压响应于所述上拉电流和所述下拉电流而被生成在所述控制节点上；以及比较电路，被耦合到所述控制节点并且被配置为生成所述短路存在检测信号，所述比较电路被配置为响应于所述控制电压达到阈值而激活所述短路存在检测信号。在一个实施例中，所述比较电路包括阈值比较器，所述阈值比较器被配置为响应于所述控制电压达到电压阈值，而将所述短路存在检测信号从对应于第一逻辑值的第一电压驱动到对应于第二逻辑值的第二电压。在一个实施例中，所述第一电路包括：第一电流镜，被耦合到所述控制节点，以基于第一输入电流来提供所述上拉电流；以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电压驱动电路，其特征在于，包括：短路保护电路，被配置为将由所述高电压驱动电路接收的低电压输入信号与由所述高电压驱动电路生成的高电压输出信号进行比较，所述短路保护电路包括：阈值比较器，包括输入和输出以及被耦合到控制节点的输入；电容元件，被耦合到所述阈值比较器的所述输入；第一电子开关(32)，由所述低电压输入信号控制并且被配置为引起第一上拉电流被提供，以对所述电容元件进行充电；第二电子开关，由通过对所述高电压输出信号进行分压而获得的低电压输出信号控制，并且所述第二电子开关被配置为引起第二下拉电流被提供以对所述电容元件进行放电；并且其中，所述阈值比较器(37)被配置为基于响应于所述上拉电流和所述下拉电流而在所述电容元件(CL)上生成的电压，在所述输出上生成短路检测信号，所述高电压驱动电路被配置为响应于所述短路检测信号被激活而被禁用。

【技术特征摘要】
2017.04.14 IT 1020170000421071.一种高电压驱动电路，其特征在于，包括：短路保护电路，被配置为将由所述高电压驱动电路接收的低电压输入信号与由所述高电压驱动电路生成的高电压输出信号进行比较，所述短路保护电路包括：阈值比较器，包括输入和输出以及被耦合到控制节点的输入；电容元件，被耦合到所述阈值比较器的所述输入；第一电子开关(32)，由所述低电压输入信号控制并且被配置为引起第一上拉电流被提供，以对所述电容元件进行充电；第二电子开关，由通过对所述高电压输出信号进行分压而获得的低电压输出信号控制，并且所述第二电子开关被配置为引起第二下拉电流被提供以对所述电容元件进行放电；并且其中，所述阈值比较器(37)被配置为基于响应于所述上拉电流和所述下拉电流而在所述电容元件(CL)上生成的电压，在所述输出上生成短路检测信号，所述高电压驱动电路被配置为响应于所述短路检测信号被激活而被禁用。2.根据权利要求1所述的高电压驱动电路，其特征在于，所述第一电子开关被连接以启用第一电流镜的操作来提供对所述电容元件进行充电的所述第一上拉电流，并且所述第二电子开关被连接以启用至少一个第二电流镜的操作来提供对所述电容元件进行放电的所述第二下拉电流。3.根据权利要求1所述的高电压驱动电路，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块在操作时响应于激活所述短路检测信号，而被配置为生成被提供给所述高电压驱动电路的去激活命令。4.根据权利要求1所述的高电压驱动电路，其特征在于，所述高电压驱动电路还包括线性运算放大器，并且所述短路保护电路还包括放大级，所述放大级被配置为接收所述低电压输入信号，所述低电压输入信号是通过所述放大级来控制所述第一电子开关的正弦信号。5.根据权利要求1所述的高电压驱动电路，其特征在于，所述高电压驱动电路还包括脉冲发生器，并且其中所述低电压输入信号是包括用于控制所述第一电子开关的两个正交方波的方波信号。6.根据权利要求5所述的高电压驱动电路，其特征在于，所述两个正交方波中仅一个正交方波用于控制所述第一电子开关。7.根据权利要求1所述的高电压驱动电路，其特征在于，还包括分压电路，所述分压电路具有被耦合以接收由所述高电压驱动电路生成的所述高电压输出信号的输入，并且具有被耦合到所述第二电子开关的输出，所述分压电路被配置为生成与所述高电压输出信号除以分压因子对应的低电压输出信号，所述低电压输出信号被施加以控制所述第二电子开关。8.根据权利要求1所述的高电压驱动电路，其特征在于，所述第一电子开关和所述第二电子开关中的每个电子开关包括MOSFET。9.一种超声设备，其特征在于，包括：高电压驱动电路，具有换能器端子，所述换能器端子被配置为被耦合到超声换能器装置，所述超声换能器装置能够将所述换能器端子上的高电压输出信号转换成超声传输信号并且将超声接收信号转换为所述换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·特伦兹，D·U·吉祖，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利,IT