[发明专利]一种具有功率监测的半桥谐振超声驱动电路

说明书

本发明公开了一种具有功率监测的半桥谐振超声驱动电路，包括调压电路与信号生成电路、与调压电路和信号生成电路电连接的半桥谐振模块、与半桥谐振模块电连接的功率监测模块以及通过输出电路与功率监测模块电连接的超声换能片，功率监测模块设置在半桥谐振模块与超声换能片之间，功率监测模块还包括：双定向耦合器，双定向耦合器用于获取超声换能片两端的正向传输信号与反射功率信号；功率检波器，功率检波器用于整合正向传输信号与反射功率信号得到功率信号；AD采样电路，AD采样电路用于采集输出电路的正向传输信号和反射功率信号；通过正向传输信号和反射功率信号得到超声驱动电路的电压驻波比。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及功率监测技术，具体是一种具有功率监测的半桥谐振超声驱动电路。

背景技术

聚焦超声是一种将一定强度的超声波进行聚焦的技术，在焦点处可产生高的声强。超声换能片发出高强度超声波需要相应的驱动电路。驱动电路通常包括电压调节、信号生成电路、功率放大及谐振等模块。聚焦超声通常工作频率达到MHz，而焦点处高的声强同时需要高的电功率输入。由于具有高的工作效率，开关模式功率放大器(如D类、E类)在聚焦超声驱动电路中得到了广泛应用。

对于电压控制模块，一般采用MCU进行控制。传统电路或利用MCU的PWM将不同电压由运算放大器进行放大输出，该方法的缺点是产生的电压不稳定；或采用数控电阻实现，通过电压跟随、加减法运算、电压采样及电源控制芯片调整电压，该方法缺点是电路较复杂，不便于集成。

对于功率放大模块，采用E类放大器设计和全桥电路设计方法在现有聚焦超声驱动电路中均有。E类放大器对于负载阻抗敏感，而超声换能片在工作过程中其阻抗特性会有较大波动；全桥电路具有高的驱动效率，但成本高、电路较复杂，且集成度低,

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有功率监测的半桥谐振超声驱动电路，用于解决传统功率监测模块成本高、电路较复杂，且集成度低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有功率监测的半桥谐振超声驱动电路，包括调压电路与信号生成电路、与调压电路和信号生成电路电连接的半桥谐振模块、与半桥谐振模块电连接的功率监测模块以及通过输出电路与功率监测模块电连接的超声换能片，所述功率监测模块设置在半桥谐振模块与超声换能片之间，所述功率监测模块还包括：

双定向耦合器，所述双定向耦合器用于获取超声换能片两端的正向传输信号与反射功率信号；

功率检波器，所述功率检波器用于整合正向传输信号与反射功率信号得到功率信号；

AD采样电路，所述AD采样电路用于采集输出电路的正向传输信号和反射功率信号；

通过所述正向传输信号和反射功率信号得到超声驱动电路的电压驻波比。

进一步的，所述半桥谐振模块包括：MOSFET与LC谐振；

所述MOSFET包括：上MOSFET与下MOSFET，其中，所述上MOSFET源极与所述下MOSFET漏极并联并与LC谐振电连接。

进一步的，所述上MOSFET的漏极与电压输入相接并由其作为基准电压。

进一步的，所述半桥谐振模块还包括包括MOSFET驱动器；

所述驱动器用于调节MOSFET，所述MOSFET调节后呈现一个处于开通状态，而另一个处于关断状态。

进一步的，所述信号生成电路的输出传输至LC谐振的信号为同频率下幅值调谐后的方波。

进一步的，所述调压电路包括集成稳压电路和差分合成器，且所述调压电路的输入为直流。

进一步的，所述信号生成电路通过FPGA产生特定频率和延迟的方波。