[发明专利]一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法

说明书

本申请涉及一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法，电路包括：换能器负载；检测电路，用于实时采集换能器负载的电压、电流和电流相位；控制电路，用于根据采集的电压和电流，求解得到当前采样周期对应的功率均方差，并产生两组互补的PWM控制信号；还用于根据实时采集的电流相位和设定的基准电压，得到电压相位差的锯齿波信息；功率驱动电路，用于根据两组PWM控制信号调整换能器负载的电压、电流和电流相位，并求解得到下一采样周期对应的功率均方差；同时，在功率均方差动态求解的过程中，控制电路还用于提取锯齿波信息中最小电压相位差，并得到该最小电压相位差对应的频率。本申请能够自动寻找最佳谐振频率，使得换能器负载工作稳定性高。

技术领域

本申请涉及超声波控制技术领域，特别涉及一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法。

背景技术

在医疗手术中软组织切割止血的设备中，常常需要使用到超声波能量。但是，超声波换能器在工作环境的温度压力干扰下，谐振频率并不是固定的，若想要超声波换能器稳定在谐振状态，超声波换能器的驱动频率还需要跟随谐振频率，即频率跟踪。

若超声波换能器的频率跟踪稳定性不高，则必然降低软组织切割止血的效果，故而如何稳定地实现频率跟踪是我们函待解决的。

发明内容

本申请实施例提供一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法，以解决相关技术中超声波换能器频率跟踪不稳定的缺陷。

第一方面，提供了一种超声波换能器的寻频电路，包括：

换能器负载；

检测电路，其与所述换能器负载相连，用于实时采集换能器负载的电压、电流和电流相位；

控制电路，其与所述检测电路相连，用于根据采集的电压和电流，求解得到当前采样周期对应的功率均方差，并产生两组互补的PWM控制信号；还用于根据实时采集的电流相位和设定的基准电压，得到电压相位差的锯齿波信息；

功率驱动电路，其与所述控制电路和所述换能器负载均相连，用于根据两组所述PWM控制信号调整所述换能器负载的电压、电流和电流相位，并求解得到下一采样周期对应的功率均方差；

同时，在功率均方差动态求解的过程中，所述控制电路还用于提取锯齿波信息中最小电压相位差，并得到该最小电压相位差对应的频率，即确定所述换能器负载的谐振频率。

一些实施例中，所述检测电路包括：

电流相位检测支路，其包括共模电感L1和电容C1，所述共模电感L1包括两个线圈，一线圈的一端接地，另一端被配置为输出电流相位，另一线圈与所述电容C1并联；

电压检测支路，其包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1初级侧的两端与所述功率驱动电路的两个输出端相连，次级侧包括两个输出绕组，一输出绕组的一端接地，另一端被配置为输出电压；

电流检测支路，其包括电流互感器T2，所述电流互感器T2的次级侧的一端接地，另一端被配置为输出电流；

同时，所述换能器负载的两端分别与另一输出绕组的一端连接和通过所述电流互感器T2的次级侧与所述电容C1的一端连接，且所述电容C1的另一端还与所述另一输出绕组的另一端相连。

一些实施例中，所述检测电路还包括：

保护支路，其包括电容C2、电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和电阻R2串联后形成的支路与所述电容C2和所述另一输出绕组均并联。

一些实施例中，所述功率驱动电路包括：

两驱动支路，两个所述驱动支路各连接所述隔离变压器T1初级侧的一端，所述驱动支路包括驱动变压器T3、场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，