[发明专利]一种可编程自校准正电压恒功率输出电路及方法

说明书

本发明公开了一种可编程自校准正电压恒功率输出电路及方法，其电路包括控制核心单元、可编程正电压生成单元、正电压检测单元和电流检测单元，所述控制核心单元通过预设的负载值以及设定的功率值进行计算校准，所述可编程正电压生成单元用于接收控制核心单元设置的正电压信号并经处理调整后输出正电压值，所述正电压检测单元用于采集输出的正电压，并将采集的电压反馈给控制核心单元，所述电流检测单元用于采集流经负载的电流值，并将该电流值送入到控制核心单元。本发明根据HIFU设备预设的输出功率和自动测定的实际负载大小计算出需要设定的电压值，并通过校准补偿元器件精度造成的误差，从而输出精确的正电压值，以实现准确的恒功率输出。

技术领域

本发明涉及一种用于HIFU设备的恒功率电源电路，具体是一种可编程自校准正电压恒功率输出电路及方法，属于聚焦超声领域。

背景技术

可编程电源作为一种采用上位机控制的电路，是HIFU(高强度聚焦超声)设备中必不可少的组成部分。可编程电源输出功率的准确度直接影响到HIFU设备治疗有效性和安全性。目前的HIFU设备在工作过程中,控制系统会根据用户设定的治疗功率，从系统配置中读取出对应的电压设定参数，并下发到可编程电源电路中输出相应的电压。但是由于换能器的生产工艺的制约，每一个换能器的等效负载大小无法做到完全一致，存在个体差异，依据预设的电压设定参数无法保证精确的输出设定的治疗功率值，从而无法保证HIFU设备的治疗效果。同时，由于硬件元器件的精度问题，会进一步的增加实际输出功率值与设定值之间的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程自校准正电压恒功率输出电路及方法，该电路可根据HIFU设备预设的输出功率和自动测定的实际负载的大小计算出需要设定的电压值，并通过逐次逼近校准补偿元器件精度造成的误差，从而输出的精确的正电压值，以实现准确的恒功率输出，从而使HIFU设备准确输出治疗功率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种可编程自校准正电压恒功率输出电路，该电路包括控制核心单元、可编程正电压生成单元、正电压检测单元和电流检测单元，所述可编程正电压生成单元的输入端连接控制核心单元的输出端，可编程正电压生成单元的输出端分别连接负载和所述正电压检测单元的输入端，正电压检测单元的输出端连接控制核心单元的输入端；所述可编程正电压生成单元用于接收控制核心单元设置的正电压信号并经处理调整后输出正电压值，所述正电压检测单元用于采集可编程正电压生成单元的输出电压，并将采集的电压值处理后输送给控制核心单元进行计算校准，所述电流检测单元用于采集流经负载的电流值，并将采集的信号处理后送入到控制核心单元。

进一步的，所述控制核心单元与上位机连接并且其采用FPGA作为控制芯片，FPGA通过SPI总线控制可编程正电压生成单元中的DAC芯片，DAC芯片输出对应的模拟电压值，经模拟信号处理电路处理后输出调制电压V_ref并送至可编程DC-DC电路中。

进一步的，所述可编程正电压生成单元包括DAC电路、模拟信号处理电路和DC-DC电路，所述DAC电路接收控制核心单元设置的正电压数字信号值，经数模转换，输出相应的模拟信号；所述模拟信号处理电路对模拟信号进行信号调理和运算，得到处理后的模拟信号；所述DC-DC电路根据输入的处理后的模拟信号，生成相应的正电压。

更进一步的，所述DAC电路中采用AD5683作为数模转换芯片；所述DC-DC电路采用SEPIC拓扑结构，且DC-DC电路中电源管理控制芯片U1采用LT3758A。

进一步的，所述正电压检测单元包括分压电路和ADC电路，所述分压电路用于采集可编程正电压生成单元的输出电压，并将该输出电压经分压、滤波后送入ADC电路，所述ADC电路将接收到的模拟电压信号转换为数字信号送入控制核心单元。