一种高频手术设备控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种高频手术设备控制系统，包括整流稳压电路、电压调节电路、逆变输出电路、驱动控制电路，网电源经整流稳压电路后输出BOOST电压HVDC+，BOOST电压HVDC+作为电源输入电压调节电路，电压调节电路输出可调节电压VB+作为逆变输出电路的电源，经逆变输出电路实现高频输出至负载；同时通过驱动控制电路的控制芯片U5输出使能信号BOOST EN至整流稳压电路实现对整流稳压电路的控制；控制芯片U5输出PWM信号I_set控制电压调节电路的设定电流大小，通过控制芯片U5输出PWM信号V_set控制电压调节电路的设定电压大小；以及通过控制芯片U5输出PWM信号PWM1B和输出PWM信号PWM1A，驱动逆变输出电路的逆变全桥输出。本发明专利技术通过硬件采样，闭环反馈，输出控制的方式实现临床使用的要求。要求。要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高频手术设备控制系统


[0001]本专利技术属于医用高频手术设备
，具体涉及一种高频手术设备控制系统。

技术介绍

[0002]高频手术设备工作频率在1.7MHz~4.0MHz之间，与传统的电外科设备（工作频率300kHz~500kHz）相比，具有切割效率高，热损伤小等临床使用优点，在电外科手术中具有良好的发展前景。
[0003]但是由于其工作频率高，对驱动器件、采样网络等性能要求更高。驱动器件的热损耗，以及采样网络的频率特性等参数是决定高频手术设备可靠性、安全有效性的重要指标。现有的高频手术设备存在以下不足：1）采用工频变压器将“交流”转“直流”输出，体积大，重量大，电源适应范围窄；2）高频输出采用线性驱动管驱动高频能量输出，损耗大，发热量高，难以长时间工作；3）能量输出曲线采用软件采样闭环反馈方式，控制准确度较差。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的不足，本专利技术设计提供一种高频手术设备控制系统的方案，具体的技术方案内容如下：一种高频手术设备控制系统，所述控制系统包括整流稳压电路、电压调节电路、逆变输出电路、驱动控制电路，所述整流稳压电路与所述电压调节电路单向连接，所述电压调节电路与所述逆变输出电路单向连接，所述驱动控制电路分别连接所述整流稳压电路、所述电压调节电路和所述逆变输出电路，网电源经所述整流稳压电路后输出BOOST电压HVDC+，BOOST电压HVDC+作为电源输入所述电压调节电路，所述电压调节电路输出可调节电压VB+作为所述逆变输出电路的电源，经所述逆变输出电路实现高频输出至负载；同时通过所述驱动控制电路的控制芯片U5输出使能信号BOOST EN至所述整流稳压电路对所述整流稳压电路进行控制；控制芯片U5输出PWM信号I_set控制所述电压调节电路的设定电流大小，通过控制芯片U5输出PWM信号V_set控制所述电压调节电路的设定电压大小；以及通过控制芯片U5输出PWM信号PWM1B和输出PWM信号PWM1A，驱动所述逆变输出电路的逆变全桥输出。
[0005]进一步地，所述驱动控制电路中，控制芯片U5的引脚61输出使能信号BOOST EN至整流稳压电路实现对整流稳压电路的控制；控制芯片U5的引脚66输出PWM信号I_set，控制电压调节电路的设定电流大小，通过控制芯片U5的引脚67输出PWM信号V_set，控制电压调节电路的设定电压大小；通过控制芯片U5的引脚68输出PWM信号PWM1B以及引脚69输出PWM信号PWM1A，驱动逆变输出电路的逆变全桥输出。
[0006]进一步地，所述整流稳压电路包括整流模块、稳压模块和稳压驱动模块，所述整流模块用以将工频交流电转换为直流输出，为所述直流稳压模块提供直流电输入；所述稳压模块用以通过带有FPC功能的Boost电路结构将整流后的直流电压转换为稳定的直流电压输出；所述整流模块和所述稳压模块通过整流桥BD1连接，所述整流模块连接整流桥BD1的输入引脚，所述稳压模块连接整流桥BD1的输出引脚，整流桥BD1的输入引脚连接网电源AC_
L和AC_N，网电源AC_L、AC_N依次经过电容C2、压敏电阻R5滤除电网中的谐波，经过热敏电阻RT1抑制设备的浪涌电流，经过共模电感L3抑制共模干扰，经过电感L1抑制差模干扰，经过电容C1滤除谐波，最后经过整流桥BD1将网电源整流成直流电压信号V
DC
。
[0007]进一步地，所述稳压驱动模块包括控制芯片N1，通过控制芯片N1输出PWM控制信号Boost DR，驱动所述稳压模块的场效应管Q2导通或关断，实现对所述稳压模块的电感L2进行充电或者放电，然后实现对所述稳压模块的电容CE1充电和对负载提供能量；当Q2导通时，电感L2电流增大，实现对电感L2充电储能，此时，负载由电容CE1提供能量；当Q2关断时，电感L2通过二极管D2对电容充电储能和对负载提供能量；通过电压采样信号BOOST_FB反馈到控制芯片N1的引脚11，控制芯片N1再根据反馈信号调整PWM控制信号Boost DR的占空比。
[0008]进一步地，所述电压调节电路包括反馈电路、控制电路以及功率驱动电路，所述反馈电路包括四个运算放大器，运算放大器N2A的输入端电连接电流设定信号I_SET，输出端输出电流控制信号I_CTL与运算放大器N2C的输入端电连接；运算放大器N2C的两输入端分别电连接电压设定信号V_SET和电压采样信号VB_FB，输出端输出控制信号V_CTL与运算放大器N2D的负输入端和运算放大器N2A的输入端连接；运算放大器N4C的输入端连接电流采样信号IB_S1，输出端输出电流反馈信号IB_S连接至运算放大器N2D的正输入端；运算放大器N2D的输出端输出反馈控制信号DC_FB与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端电连接功率驱动电路；功率驱动电路输出端分别输出电流采样信号IB_S1、电压采样信号VB_FB和可调节电压VB+；所述控制电路的控制芯片N3根据所述电压反馈控制信号DC_FB调节功率驱动电路的PWM控制信号的占空比，实现控制电源输出的目的。
[0009]进一步地，所述控制电路的控制芯片N3输出PWM控制信号DC_GD，驱动功率驱动电路的场效应管Q1和场效应管Q3的开通或关断，对功率驱动电路的变压器T1初级线圈通电，并通过变压器T1次级线圈将能量传递到电感L4和电容CE2以及负载端；当场效应管Q1和场效应管Q3导通时，变压器T1初级线圈两端承受直流电压HVDC+，电流增大并向次级传输能量，次级电路中，电流通过二极管D3，为电感L4和电容CE2充电储能并为负载提供能量；当场效应管Q1和场效应管Q3断开时，变压器T1初级线圈通过二极管D4和二极管D6续流消磁，次级电路中电感L4通过二极管D5续流并释放能量，CE2对负载提供和能量；所述电压调节电路通过电压采样信号VB_FB对输出电压信号进行反馈，通过电流采样信号IB_S1+、IB_S1
‑
对输出电流信号进行反馈。
[0010]进一步地，当所述反馈电路电路处于稳态工作时，运算放大器N2C处于负反馈模式，正向输入引脚10输入的电压设定信号V_SET与负向输入引脚9输入的电压反馈信号VFB相同；运算放大器N2D处于负反馈模式，正向输入引脚12输入的电流反馈信号IB_S与负向输入引脚9输入的电压控制信号V_CTL相同。
[0011]进一步地，当电流反馈信号IB_S小于电流设定信号I_SET_2时，电流控制信号I_CTL等于0，电压采样信号VB_FB等于反馈信号VFB，反馈信号VFB等于电压设定信号V_SET，即电压采样信号VB_FB等于电压设定信号V_SET，电路工作于恒压源工作模式；当电流反馈信号IB_S大于电流设定信号I_SET_2时，反馈信号VFB等于电压采样信号VB_FB与电流控制信号I_CTL求和，此时，运算放大器N2A处于负反馈状态，电压控制信号V_CTL等于电流设定信号I_SET_2，电压控制信号V_CTL等于电流反馈信号IB_S，故电流设定信号I_SET_2等于电流反馈信号IB_S，电路工作于恒流源工作模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频手术设备控制系统，其特征在于，所述控制系统包括整流稳压电路、电压调节电路、逆变输出电路、驱动控制电路，所述整流稳压电路与所述电压调节电路单向连接，所述电压调节电路与所述逆变输出电路单向连接，所述驱动控制电路分别连接所述整流稳压电路、所述电压调节电路和所述逆变输出电路，网电源经所述整流稳压电路后输出BOOST电压HVDC+，BOOST电压HVDC+作为电源输入所述电压调节电路，所述电压调节电路输出可调节电压VB+作为所述逆变输出电路的电源，经所述逆变输出电路实现高频输出至负载；同时通过所述驱动控制电路的控制芯片U5输出使能信号BOOST EN至所述整流稳压电路对所述整流稳压电路进行控制；控制芯片U5输出PWM信号I_set控制所述电压调节电路的设定电流大小，通过控制芯片U5输出PWM信号V_set控制所述电压调节电路的设定电压大小；以及通过控制芯片U5输出PWM信号PWM1B和输出PWM信号PWM1A，驱动所述逆变输出电路的逆变全桥输出。2.根据权利要求1所述的一种高频手术设备控制系统，其特征在于，所述驱动控制电路中，控制芯片U5的引脚61输出使能信号BOOST EN至整流稳压电路实现对整流稳压电路的控制；控制芯片U5的引脚66输出PWM信号I_set，控制电压调节电路的设定电流大小，通过控制芯片U5的引脚67输出PWM信号V_set，控制电压调节电路的设定电压大小；通过控制芯片U5的引脚68输出PWM信号PWM1B以及引脚69输出PWM信号PWM1A，驱动逆变输出电路的逆变全桥输出。3.根据权利要求2所述的一种高频手术设备控制系统，其特征在于，所述整流稳压电路包括整流模块、稳压模块和稳压驱动模块，所述整流模块用以将工频交流电转换为直流输出，为所述直流稳压模块提供直流电输入；所述稳压模块用以通过带有FPC功能的Boost电路结构将整流后的直流电压转换为稳定的直流电压输出；所述整流模块和所述稳压模块通过整流桥BD1连接，所述整流模块连接整流桥BD1的输入引脚，所述稳压模块连接整流桥BD1的输出引脚，整流桥BD1的输入引脚连接网电源AC_L和AC_N，网电源AC_L、AC_N依次经过电容C2、压敏电阻R5滤除电网中的谐波，经过热敏电阻RT1抑制设备的浪涌电流，经过共模电感L3抑制共模干扰，经过电感L1抑制差模干扰，经过电容C1滤除谐波，最后经过整流桥BD1将网电源整流成直流电压信号V
DC
。4.根据权利要求3所述的一种高频手术设备控制系统，其特征在于，所述稳压驱动模块包括控制芯片N1，通过控制芯片N1输出PWM控制信号Boost DR，驱动所述稳压模块的场效应管Q2导通或关断，实现对所述稳压模块的电感L2进行充电或者放电，然后实现对所述稳压模块的电容CE1充电和对负载提供能量；当Q2导通时，电感L2电流增大，实现对电感充电储能，此时，负载由电容CE1提供能量；当Q2关断时，电感L2通过二极管D2对电容充电储能和对负载提供能量；通过电压采样信号BOOST_FB反馈到控制芯片N1的引脚11，控制芯片N1再根据反馈信号调整PWM控制信号Boost DR的占空比。5.根据权利要求2所述的一种高频手术设备控制系统，其特征在于，所述电压调节电路包括反馈电路、控制电路以及功率驱动电路，所述反馈电路包括四个运算放大器，运算放大器N2A的输入端电连接电流设定信号I_SET，输出端输出电流控制信号I_CTL与运算放大器N2C的输入端电连接；运算放大器N2C的两输入端分别电连接电压设定信号V_SET和电压采样信号VB_FB，输出端输出控制信号V_CTL与运算放大器N2D的负输入端和运算放大器N2A的输入端连接；运算放大器N4C的输入端连接电流采样信号IB_S1，输出端输出电流反馈信号
IB_S连接至运算放大器N2D的正输入端；运算放大器N2D的输出端输出反馈控制信号DC_FB与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端电连接功率驱动电路；功率驱动电路输出端分别输出电流采样信号IB_S1、电压采样信号VB_FB和可调...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，徐靖宁，黄君杰，邓贵澧，柴宏亮，
申请(专利权)人：浙江量子医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：