一种高频电刀的功率失真消除的方法技术

本发明专利技术公开了一种高频电刀的功率失真消除的方法，采用微控制器MCU和功率输出电路；所述微控制器MCU负责从功率输出电路采集输出功率的反馈的电压的AD值Uad和反馈电流的AD值Iad，然后根据反馈的Uad和Iad来调整控制信号的脉冲占空比PWM大小，功率输出电路根据输入的PWM不同来输出不同大小的功率。通过该方法可以减小甚至消除由于阻抗变化引起的失真，以保证电刀切凝的效果。保证电刀切凝的效果。保证电刀切凝的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高频电刀的功率失真消除的方法


[0001]本专利技术涉及一种高频电刀的功率失真消除的方法，具体来说就是高频电刀在阻抗变化的情况下，由于硬件特性，导致功率输出失真，通过该方法可以消除这种功率失真。

技术介绍

[0002]高频电刀是一种取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过有效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，从而起到切割和凝血的目的。
[0003]高频电刀的输出功率应尽可能稳定，在电源电压波动和负载变化时，输出功率仍在规定范围内，否则，手术时，不是切凝效果不佳，就是焦沾组织，甚至灼伤病员。
[0004]为了保证功率输出的准确性，一般是在标准负载的情况下，根据不同的模式按从小到大标定功率，将这些标定的数据保存在EEPROM(带电可擦可编程只读存储器)。正常开机后，根据选择的模式，读出对应的标定数据。电刀启动时，根据标定数据计算测量的功率，根据设置功率和测量功率来调节功率输出的大小。这种方法在标准负载下输出的功率是准确的，但是在非标准阻抗下就会测量不准，进而导致输出功率有误差。

技术实现思路

[0005]为了保证输出功率不因阻抗变化而变化，本专利技术设计了一种高频电刀的功率失真消除的方法，通过该方法可以减小甚至消除由于阻抗变化引起的失真，以保证电刀切凝的效果。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种高频电刀的功率失真消除的方法，采用微控制器MCU和功率输出电路；所述微控制器MCU负责从功率输出电路采集输出功率的反馈的电压的AD值Uad和反馈电流的AD值Iad，然后根据反馈的Uad和Iad来调整控制信号的脉冲占空比PWM大小，功率输出电路根据输入的PWM不同来输出不同大小的功率。
[0007]进一步的，负载阻抗R为电刀工作当时负载的阻抗值，计算方法如下：设负载阻抗的AD值，用Rad表示，所述Rad＝Uad/Iad，Uad和Iad由MCU采集得到；在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，能够得到一条Rad和R的曲线，所述Rad和R满足近似线性的规律，通过Rad即能够计算出R；
[0008]通过标定模式在额定负载时标定不同目标输出功率的情况下得到额定负载曲线Uad
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Ur和额定负载曲线Iad
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Ir，通过Rad
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R曲线、Uad
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Ur曲线、Iad
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Ir曲线，以及采集的Uadi和Iadi，能够计算Ri、Uci、Ici，然后求出Uri、Iri，Pri＝Uri*Iri，然后根据当前实际功率和目标功率调整输出PWM；r后缀表示实际值，c后缀表示测量值，i后缀表示当前值。
[0009]进一步的，包括电压电流的失真系数的计算，具体计算方法如下：
[0010]令计算的电压失真系数关系式为m＝Ur/Uc，电流失真系数关系式为n＝Ir/Ic，实际输出功率关系式为Pr＝(m*Uc)*(n*Ic)；
[0011]其中：Ur表示实际输出电压，Ir表示实际输出电流，Uc表示根据额定负载曲线Uad
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Ur计算的电压测量值，Ic表示根据额定负载曲线Iad
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Ir计算的电流测量值；
[0012]在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，能够求出两条曲线，分别是R
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m、R
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n曲线；
[0013]将负载阻抗Ri带入R
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m和R
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n的两条曲线，能够得到失真系数mi、ni，再结合之前计算的Uci、Ici，就能够得到Uri＝mi*Uci，Iri＝ni*Ici；则Pri＝Uri*Iri；
[0014]得到Pri和已知的目标设定功率，就能够采用比例调节方案，调节PWM来使实际输出接近目标设定值。
[0015]进一步的，在计算R
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m和R
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n曲线时，如果ad值超出标定值范围，按照边界曲线的线性计算，并做好超限的处理。
[0016]本专利技术的有益效果是：一种高频电刀的功率失真消除的方法，根据负载阻抗的变化实时调整功率输出，以达到功率输出的平稳。通过该方法可以减小甚至消除由于阻抗变化引起的失真，以保证电刀切凝的效果。可以很好的弥补由硬件上造成的失真而导致功率输出失真的情况。可以使系统恒功率输出，使高频电刀工作在稳定输出的状态下。
附图说明
[0017]图1为系统简化框图；
[0018]图2为功率输出失真图；
[0019]图3为Rad和R的曲线关系图；
[0020]图4为Uad和Ur的曲线关系图；
[0021]图5为Iad和Ir的曲线关系图；
[0022]图6为负载阻抗和电压失真系数m的关系图；
[0023]图7为负载阻抗和电流失真系数n的关系图；
[0024]图8为在不同功率下标定的Rad
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R曲线图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。
[0026]该系统的功率调节部分的简化的系统框图如图1所示，主要包括：微控制器(MCU)和功率输出电路。MCU负责从功率输出电路采集输出功率的反馈的电压的AD值(Uad)和反馈电流的AD值(Iad)，然后根据反馈的Uad和Iad来调整控制信号的脉冲占空比(PWM)大小，功率输出电路根据输入的PWM不同来输出不同大小的功率。
[0027]该方法有两个核心思想，一个是负载阻抗的计算，一个是电压电流失真系数的计算。
[0028]首先，来看负载阻抗的计算。
[0029]如图2所示，是在点凝的模式下设置目标输出功率为50W的时候，在不同阻抗下的实际输出功率。导致其输出失真的主要原因是传感器在不同阻抗下采集相同AD，而其实际功率不一致，简而言之就是AD采样电路的失真导致功率输出的失真。
[0030]由于功率输出与负载阻抗变化有关，所以若要消除这种失真带来的误差，就需要测出电刀工作当时负载的阻抗值(R)。这里引入一个假设的概念，即负载阻抗的AD值，用Rad表示。这里的Rad并非直接得到的值，而是由MCU采集的Uad和Iad得到的，关系式1为Rad＝
Uad/Iad。
[0031]在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，可得到一条Rad和R的曲线，这样在使用电刀时，MCU通过采集到的Uad和Iad计算出Rad，就能计算出当前负载阻抗R。该方法能够使用的必要条件就是，在相同的功率输出时，Rad和R满足近似线性的规律，这样就能通过Rad来计算出R。经过多次测试验证，该系统的电刀设备，是可以用该方法近似求得当前的负载阻抗R，且能用该Rad
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R的曲线近似的代替相邻的功率的Rad
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R曲线。
[0032]如表1所示，为点凝模式分别在100、200、500、1000、2000(单位：Ω)时测得的数据，该系统的MCU的AD采样分辨率为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频电刀的功率失真消除的方法，其特征在于：采用微控制器MCU和功率输出电路；所述微控制器MCU负责从功率输出电路采集输出功率的反馈的电压的AD值Uad和反馈电流的AD值Iad，然后根据反馈的Uad和Iad来调整控制信号的脉冲占空比PWM大小，功率输出电路根据输入的PWM不同来输出不同大小的功率。2.根据权利要求1所述的一种高频电刀的功率失真消除的方法，其特征在于：负载阻抗R为电刀工作当时负载的阻抗值，计算方法如下：设负载阻抗的AD值，用Rad表示，所述Rad＝Uad/Iad，Uad和Iad由MCU采集得到；在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，能够得到一条Rad和R的曲线，所述Rad和R满足近似线性的规律，通过Rad即能够计算出R；通过标定模式在额定负载时标定不同目标输出功率的情况下得到额定负载曲线Uad
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Ur和额定负载曲线Iad
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Ir，通过Rad
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R曲线、Uad
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Ur曲线、Iad
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Ir曲线，以及采集的Uadi和Iadi，能够计算Ri、Uci、Ici，然后求出Uri、Iri，Pri＝Uri*Iri，然后根据当前实际功率和目标功率调整输出PWM；r后缀表示实际值，c后缀表示测量值，i后缀表示当前值。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志好，袁方，江淇，
申请(专利权)人：上海力申科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：