超声换能器激励电路和超声治疗设备制造技术

本发明专利技术提供一种超声换能器激励电路和超声治疗设备，该超声换能器激励电路包括超声换能器激励电路包括时钟信号产生电路、全桥死区控制电路和全桥功率放大电路；时钟信号产生电路的第一信号输出端和第二信号输出端输出相位相差180

【技术实现步骤摘要】
超声换能器激励电路和超声治疗设备


[0001]本专利技术涉及超声治疗设备
，具体的，涉及一种超声换能器激励电路，还涉及应用该超声换能器激励电路的超声治疗设备。

技术介绍

[0002]超声治疗设备对人体进行治疗，主要是通过超声治疗设备内部的高压脉冲信号激励超声换能器，利用超声换能器的压电效应，将电信号转换成机械波，然后通过耦合过程传播到人体组织，将超声能量所实现的三大效应作用于人体组织，达到治疗目的。
[0003]超声换能器的激励目前一般采用半桥或者单MOS管激励，半桥激励方式又分为高压直接激励和低压谐振激励方式，高压直接激励是采用一对PMOS管和NMOS管，PMOS管直接接高压实现充电过程，NMOS管接低压或地实现放电过程。双管通过同相信号的驱动，实现超声换能器的激励。低压谐振激励主要是通过双NMOS管实现，采用反相的双路激励信号输出，分别实现两个NMOS管导通，进而实现低压方波输出，然后通过LC谐振，将激励信号升压为高压脉冲。
[0004]半桥驱动电路由于使用双管驱动，一个MOS管负责充电，一个MOS管负责放电，保证了驱动效率的同时，安全系数更高，即使损坏了一只MOS管，在空闲状态下，依然会有另一只MOS管保持截止状态，不至于进一步损坏电路。缺点在于两个MOS管的驱动信号在跳变状态下会出现同时导通的状态，一旦出现该状态，MOS管及其容易烧毁。对于低压谐振激励方式，目前市面上有成熟的低侧驱动芯片，可应用于低压谐振激励方式，两只MOS管的驱动信号之间会加入纳秒级别的延迟，避免同时导通，保证了激励安全性。但是该种驱动方式，受制于芯片工艺问题，其输入电压不能太高，故只能使用LC谐振方式增大驱动信号的幅度，且LC谐振电路的Q值较高，换能器接触人体时，其阻抗改变之后，谐振频率也会对应改变，如改变激励频率，则LC谐振电路的激励波形在频率变化后，其幅度会下降，导致输出的超声能量降低。对于高压直接激励方式，通常采取PMOS管接正高压，NMOS管接负压或地的连通方式，实现方波输出，该方案所输出的激励波形其幅度一致，不会因为频率变化而改变，但是受制于目前的芯片工艺，没有能够实现数百伏电压以上激励的驱动控制芯片，因此只能使用电容隔直或变压器传输的方式，将PMOS管和NMOS管分别导通，实现方波输出。该电路较为简单，幅度一致性好，但是由于没有特定的驱动芯片，一般只能采用FPGA实现双路激励信号的输出和死区控制，由于死区的最小时间为FPGA的时钟脉宽，一般都在数百至数十纳秒，会造成死区时间过长带来波形失真，降低输出效率。该方案的成本较高，而且效果也不是非常理想。
[0005]同时，半桥驱动电路只能以不超过正高压幅度的波形驱动激励换能器，如果对于需要更高电压驱动的换能器，除了提高正高压幅度，没有其他办法。而提高电压幅度，会对MOS管的性能有影响，降低其使用寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的是提供一种可避免PMOS管和NMOS管同时导通的弊端，保证了MOS管的使用寿命，且可避免死区时间过长，提高输出效率的超声换能器激励电路。
[0007]本专利技术的第二目的是提供一种可避免PMOS管和NMOS管同时导通的弊端，保证了MOS管的使用寿命，且可避免死区时间过长，提高输出效率的超声治疗设备。
[0008]为了实现上述第一目的，本专利技术提供的超声换能器激励电路包括时钟信号产生电路、全桥死区控制电路和全桥功率放大电路；时钟信号产生电路设置有第一信号输出端和第二信号输出端，第一信号输出端和第二信号输出端输出相位相差180
°
的两路激励时钟信号；全桥死区控制电路包括第一或门电路、第一RC滤波电路、第一与门电路、第二RC滤波电路、第二或门电路、第三RC滤波电路、第二与门电路和第四RC滤波电路，第一或门电路的第一输入端与第一信号输出端电连接，第一或门电路的第二输入端通过第一RC滤波电路与第一信号输出端电连接，第一与门电路的第一输入端与第一信号输出端电连接，第一与门电路的第二输入端通过第二RC滤波电路与第一信号输出端电连接，第二或门电路的第一输入端与第二信号输出端电连接，第二或门电路的第二输入端通过第三RC滤波电路与第一信号输出端电连接，第二与门电路的第一输入端与第二信号输出端电连接，第二与门电路的第二输入端通过第四RC滤波电路与第一信号输出端电连接；全桥功率放大电路包括第一半桥电路和第二半桥电路，第一半桥电路的PMOS管的栅极与第一或门电路的输出端电连接，第一半桥电路的NMOS管的栅极与第一与门电路的输出端电连接，第二半桥电路的PMOS管的栅极与第二或门电路的输出端电连接，第二半桥电路的NMOS管的栅极与第二与门电路的输出端电连接。
[0009]由上述方案可知，本专利技术的超声换能器激励电路的全桥死区控制电路采用了逻辑门电路进行死区控制，对时钟信号边沿进行延迟处理，实现PMOS管和NMOS管的激励信号的边沿错峰，有效避免了PMOS管和NMOS管同时导通的弊端，保证了MOS管的使用寿命，降低了场效应管的发热，且采用逻辑门电路，成本较低。此外，通过RC滤波电路进行滤波，使信号边缘跳变变缓，改变其跳变至阈值的时延，一般为几个纳秒，可避免死区时间过长，减小失真，提高输出效率。
[0010]进一步的方案中，第一RC滤波电路包括第一电阻和第一电容，第一电阻的第一端与第一信号输出端电连接，第一电阻的第二端与第一或门电路的第二输入端电连接，第一电容的第一端与第一电阻的第二端电连接，第一电容的第二端接地。
[0011]由此可知，第一RC滤波电路通过设置第一电阻和第一电容，可使信号边缘跳变变缓，进而控制死区时间。
[0012]进一步的方案中，第二RC滤波电路包括第二电阻和第二电容，第二电阻的第一端与第一信号输出端电连接，第二电阻的第二端与第一与门电路的第二输入端电连接，第二电容的第一端与第二电阻的第二端电连接，第二电容的第二端接地。
[0013]由此可知，第二RC滤波电路通过设置第二电阻和第二电容，可使信号边缘跳变变缓，进而控制死区时间。
[0014]进一步的方案中，第三RC滤波电路包括第三电阻和第三电容，第三电阻的第一端与第二信号输出端电连接，第三电阻的第二端与第二或门电路的第二输入端电连接，第三电容的第一端与第三电阻的第二端电连接，第三电容的第二端接地。
[0015]由此可知，第三RC滤波电路通过设置第三电阻和第三电容，可使信号边缘跳变变缓，进而控制死区时间。
[0016]进一步的方案中，第四RC滤波电路包括第四电阻和第四电容，第四电阻的第一端与第二信号输出端电连接，第四电阻的第二端与第二与门电路的第二输入端电连接，第四电容的第一端与第四电阻的第二端电连接，第四电容的第二端接地。
[0017]由此可见，第四RC滤波电路通过设置第四电阻和第四电容，可使信号边缘跳变变缓，进而控制死区时间。
[0018]进一步的方案中，时钟信号产生电路包括主控电路、时钟发生器和三态门电路，时钟发生器和三态门电路均与主控电路电连接，时钟发生器的输出端与三态门电路的输入端电连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器激励电路，其特征在于：包括时钟信号产生电路、全桥死区控制电路和全桥功率放大电路；所述时钟信号产生电路设置有第一信号输出端和第二信号输出端，所述第一信号输出端和所述第二信号输出端输出相位相差180
°
的两路激励时钟信号；所述全桥死区控制电路包括第一或门电路、第一RC滤波电路、第一与门电路、第二RC滤波电路、第二或门电路、第三RC滤波电路、第二与门电路和第四RC滤波电路，所述第一或门电路的第一输入端与所述第一信号输出端电连接，所述第一或门电路的第二输入端通过所述第一RC滤波电路与所述第一信号输出端电连接，所述第一与门电路的第一输入端与所述第一信号输出端电连接，所述第一与门电路的第二输入端通过所述第二RC滤波电路与所述第一信号输出端电连接，所述第二或门电路的第一输入端与所述第二信号输出端电连接，所述第二或门电路的第二输入端通过所述第三RC滤波电路与所述第一信号输出端电连接，所述第二与门电路的第一输入端与所述第二信号输出端电连接，所述第二与门电路的第二输入端通过所述第四RC滤波电路与所述第一信号输出端电连接；所述全桥功率放大电路包括第一半桥电路和第二半桥电路，所述第一半桥电路的PMOS管的的栅极与所述第一或门电路的输出端电连接，所述第一半桥电路的NMOS管的栅极与所述第一与门电路的输出端电连接，所述第二半桥电路的PMOS管的栅极与所述第二或门电路的输出端电连接，所述第二半桥电路的NMOS管的栅极与所述第二与门电路的输出端电连接。2.根据权利要求1所述的超声换能器激励电路，其特征在于：所述第一RC滤波电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端与所述第一信号输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一或门电路的第二输入端电连接，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第一电容的第二端接地。3.根据权利要求1所述的超声换能器激励电路，其特征在于：所述第二RC滤波电路包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗清，詹凯，
申请(专利权)人：艾美创医疗科技珠海有限公司，
类型：发明
国别省市：