一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器及其方法技术

本发明专利技术提出了一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器及其方法，所述输出器包括治疗输入单元、低频信号单元、预调制功率输出单元、中频信号单元和宽频逆变单元；低频信号单元连接预调制功率输出单元的一端，预调制功率输出单元的另一端和中频信号单元分别连接宽频逆变单元一端，宽频逆变单元的另一端连接外部治疗电极片。所述方法步骤如下：S1、录入治疗要求；S2、产生低频信号、直流功率信号和中频信号；S3、利用低频信号对直流功率信号进行预调制；S4、通过中频信号调制预调制直流功率信号，获得已调制的中频功率信号。本发明专利技术输出器和方法能得到同样效果且高频特性更好的输出信号，结构简单且工作效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器及其方法
本专利技术涉及一种预调制宽频功率输出器及其方法，属于治疗仪信号输出

技术介绍
在医疗领域中，神经和肌肉刺激器类治疗仪的应用十分广泛，这类治疗仪中较有代表性是中频治疗仪，其治疗电流的特征是：载频范围在1kHz～100kHz的幅度受低频(0-150Hz)信号调制的具有一定功率输出的中频电流。目前，现有技术是由功率放大器对经过低频调制的中频电流进行放大，再经变压器输出，由电极片传递到人体进行治疗。上述现有技术的典型特征是：低频调制中频→功率放大→输出。不论采用独立的振荡器、数模转换器、调制器组成的系统，还是采用内部集成了上述功能的单片机，其工作机理基本是一样的。已调制中频(调幅信号)须经过功率放大后输出，这种电路结构带来了一些问题：用于放大调幅信号的功率放大器为传统线性电路，工作效率不高，普遍应用的乙类功率放大器的理论效率最高为78％，但这是在输出阻抗完全匹配、输出波形振幅达到最大时的理想数据，实际工作中的效率很低，波形振幅为一半时效率仅39％，如果采用甲类功率放大器则效率更低。此外，由于功放效率低，电路发热严重，治疗仪往往需要体积不菲的散热器，增加了治疗仪的体积和成本；功放为达到阻抗匹配必须接输出变压器，而变压器的频率带宽较窄，使得功放的高频信号放大能力很差，只能工作在较窄的频率范围。现有的中频治疗仪工作频率上限只能勉强达到10～15kHz，远远达不到100kHz的范围。
技术实现思路
为了解决现有中频治疗仪中的信号输出电路工作效率低、发热严重、信号放大能力差等问题，本专利技术提出了一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器及其方法，用低频信号对直流信号进行预调制，再利用中频信号控制预调制信号，输出调制中频信号，装置内不使用功率放大器，在实现中频治疗需求的前提下，解决了现有技术中存在的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术手段：一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器，包括治疗输入单元、低频信号单元、预调制功率输出单元、中频信号单元和宽频逆变单元；所述治疗输入单元，用于输入中频治疗仪的治疗要求，所述治疗要求包括治疗波形、治疗频率和治疗功率强度；所述低频信号单元，用于根据治疗波形和治疗频率要求产生0～150Hz的低频信号；所述预调制功率输出单元，用于根据治疗功率要求输出强度可调的直流功率信号，并在低频信号的调制下输出幅度符合低频信号特征的预调制直流功率信号；所述中频信号单元，用于根据治疗频率要求产生1～100kHz的中频信号；所述宽频逆变单元，用于接收中频信号和预调制直流功率信号，并在中频信号控制下，将预调制直流功率信号调制为中频功率信号。进一步的，所述治疗输入单元分别连接所述低频信号单元、预调制功率输出单元和中频信号单元，低频信号单元连接所述预调制功率输出单元的一端，预调制功率输出单元的另一端和所述中频信号单元分别连接宽频逆变单元一端，宽频逆变单元的另一端连接外部治疗电极片。进一步的，所述治疗波形包括正弦波、三角波、锯齿波、梯形波、指数波和矩形波。进一步的，所述低频信号单元包括单片机和数模转换器，所述单片机的一端连接所述治疗输入单元，单片机的另一端连接所述数模转换器。进一步的，所述中频信号单元采用单片机，所述单片机的一端连接治疗输入单元，单片机的另一端分别连接第一输出线和第二输出线，所述第一输出线和第二输出线分别连接宽频逆变单元。进一步的，所述宽频逆变单元是由4组电子开关元件组成的快速开关电路，所述电子开关元件均设有3个引脚，第一电子开关的1引脚和第三电子开关的1引脚分别连接第一输出线，第二电子开关的1引脚和第四电子开关的1引脚分别连接第二输出线，第一电子开关的2引脚和第二电子开关的2引脚分别连接预调制功率输出单元的输出端正极，第三电子开关的2引脚和第四电子开关的2引脚分别连接预调制功率输出单元的输出端负极，第一电子开关的3引脚和第四电子开关的3引脚共同连接一个外部治疗电极片，第二电子开关的3引脚和第三电子开关的3引脚共同连接另一个外部治疗电极片。进一步的，所述治疗输入单元包括显示屏和键盘。一种基于预调制宽频功率输出器的功率输出方法，具体包括以下步骤：S1、根据治疗需求录入中频治疗仪的治疗要求；S2、通过嵌入式软件控制单片机产生满足治疗要求的低频信号、强度可调的直流功率信号和中频信号；S3、利用低频信号对直流功率信号进行预调制，获得具有低频调制特征的预调制直流功率信号；S4、将中频信号和预调制直流功率信号输入快速开关电路，通过中频信号控制电路开关换向，获得已调制的中频功率信号。进一步的，所述治疗要求包括治疗波形、治疗频率和治疗功率强度。进一步的，所述治疗波形包括正弦波、三角波、锯齿波、梯形波、指数波和矩形波。采用以上技术手段后可以获得以下优势：本专利技术提出了一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器及其方法，本专利技术装置和方法取消了传统治疗仪电路的由低频信号对中频进行调制，再进行中频功率放大的设计思路，改为由低频信号对直流功率输出进行预调制，在已取得具有低频调制特征的直流功率信号的基础上，由宽频逆变单元转化为中频输出，通过本专利技术装置和方法能得到同样效果且高频特性更好的输出信号。本专利技术装置以数字电路取代传统线性电路，预调制功率输出单元、宽频逆变单元等均采用数字控制技术，不使用线性功率放大器，不使用输出变压器，相关数字电路中的功率元件都工作在开关状态下，自身热损耗很低，工作效率可达80％以上，解决了电路发热严重的问题。此外，因为取消了传统线性功率放大器中的输出变压器，不受变压器频带较窄的限制，在1～100kHz宽频范围内可以输出强度均匀且失真很小的信号，突破现有技术条件下治疗仪的15kHz的频率上限，实现全频域的中频电流输出。附图说明图1为本专利技术一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器的结构示意图。图2为本专利技术实施例中宽频功率输出器的电路示意图。图3为本专利技术一种基于预调制宽频功率输出器的功率输出方法的步骤流程图。图4为传统功率输出电路的工作原理图。图5为本专利技术宽频功率输出器的工作原理图。图中，1是治疗输入单元，2是低频信号单元，3是预调制功率输出单元，4是中频信号单元，5是宽频逆变单元，6是单片机，7是数模转换器，8是第一输出线，9是第二输出线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明：一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器及其方法，如图1所示，包括治疗输入单元1、低频信号单元2、预调制功率输出单元3、中频信号单元4和宽频逆变单元5，治疗输入单元分别连接低频信号单元、预调制功率输出单元和中频信号单元，低频信号单元连接预调制功率输出单元的一端，预调制功率输出单元的另一端和中频信号单元分别连接宽频逆变单元一端，宽频逆变单元的另一端连接外部治疗电极片。为保证治疗安全，本预调制宽频功率输出器还可以设置恒流输出、电极脱落保护等附属单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器，其特征在于，包括治疗输入单元、低频信号单元、预调制功率输出单元、中频信号单元和宽频逆变单元；/n所述治疗输入单元，用于输入中频治疗仪的治疗要求，所述治疗要求包括治疗波形、治疗频率和治疗功率强度；/n所述低频信号单元，用于根据治疗波形和治疗频率要求产生0～150Hz的低频信号；/n所述预调制功率输出单元，用于根据治疗功率要求输出强度可调的直流功率信号，并在低频信号的调制下输出幅度符合低频信号特征的预调制直流功率信号；/n所述中频信号单元，用于根据治疗频率要求产生1～100kHz的中频信号；/n所述宽频逆变单元，用于接收中频信号和预调制直流功率信号，并在中频信号控制下，将预调制直流功率信号调制为中频功率信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器，其特征在于，包括治疗输入单元、低频信号单元、预调制功率输出单元、中频信号单元和宽频逆变单元；
所述治疗输入单元，用于输入中频治疗仪的治疗要求，所述治疗要求包括治疗波形、治疗频率和治疗功率强度；
所述低频信号单元，用于根据治疗波形和治疗频率要求产生0～150Hz的低频信号；
所述预调制功率输出单元，用于根据治疗功率要求输出强度可调的直流功率信号，并在低频信号的调制下输出幅度符合低频信号特征的预调制直流功率信号；
所述中频信号单元，用于根据治疗频率要求产生1～100kHz的中频信号；
所述宽频逆变单元，用于接收中频信号和预调制直流功率信号，并在中频信号控制下，将预调制直流功率信号调制为中频功率信号。


2.根据权利要求1所述的一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器，其特征在于，所述治疗输入单元分别连接所述低频信号单元、预调制功率输出单元和中频信号单元，低频信号单元连接所述预调制功率输出单元的一端，预调制功率输出单元的另一端和所述中频信号单元分别连接宽频逆变单元一端，宽频逆变单元的另一端连接外部治疗电极片。


3.根据权利要求1所述的一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器，其特征在于，所述治疗波形包括正弦波、三角波、锯齿波、梯形波、指数波和矩形波。


4.根据权利要求2所述的一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器，其特征在于，所述低频信号单元包括单片机和数模转换器，所述单片机的一端连接所述治疗输入单元，单片机的另一端连接所述数模转换器。


5.根据权利要求2所述的一种用于中频治疗仪的预调制宽频功率输出器，其特征在于，所述中频信号单元采用单片机，所述单片机的一端连接治疗输入单元，单片机的另一端分别连接第一输出线和第二输...

【专利技术属性】
技术研发人员：史建军，史翰缨，
申请(专利权)人：江苏中普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32