本发明专利技术涉及一种电压相位可调且易于并联的全桥谐振超声驱动电路，驱动超声换能器发出超声波，包括：电压控制模块，接收电压控制信号和输入电压信号，处理后输出直流电压；相位控制模块，接收相位控制信号，处理后输出MOSFET驱动信号；全桥谐振模块，接收所述直流电压和MOSFET驱动信号，处理后输出高压浮空正弦模拟信号，驱动超声换能器。与现有技术相比，本发明专利技术具有仅需要不大于4根的数字控制信号，就可设定指定的电压和相位，且这几个数字控制信号均可通过FPGA直接产生，简单可靠，多路易于并联，系统集成度高，设计灵活易用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超声驱动电路，尤其是涉及一种电压相位可调且易于并联的全桥谐振超声驱动电路。
技术介绍
现有可调电压和相位的超声驱动电路，往往有着各自的缺点:1、有的超声驱动电压调整电路使用数控电阻调整分压，或者使用数控DAC生成模拟基准电压，来影响和调整DC/DC控制芯片的输出电压。其设定的电阻值和想要的电压值呈非线性关系，需要软件进行计算或者硬件电压电阻映射表查表实现，实现复杂且精度较差。2、通过E类功放或半桥电路来实现的超声驱动电路，波形较差，谐波较高，且对波形调整发方法有限。很难满足国家电磁兼容标准里对EMI发射的限制，以及磁共振房间里面对较低磁共振干扰的需求。3、使用线性运放，输入小的正弦模拟信号，输出幅值增大的正弦模拟信号，来实现超声驱动电压的放大的电路，因为属于AB类运放，电转换效率在往往在70%以下。较低的转换效率，导致发热量大，散热需求高，占用体积较大。4、使用多个组成正交集的基准相位，对每个相位，通过设定数控电阻阻值设定该相位的幅度值，然后将不同幅度的基准相位，通过运算放大器进行线性叠加，生成任意幅度任意相位正弦波信号的电路。虽然解决了 EMI的问题，但电路需要设定的数控电阻数往往大于四个，且输入信号存在模拟正弦波信号，整体控制电路复杂，不易大规模并联。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电压相位可调且易于并联的全桥谐振超声驱动电路。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:—种电压相位可调且易于并联的全桥谐振超声驱动电路，驱动超声换能器发出超声波，包括:电压控制模块，接收电压控制信号和输入电压信号，处理后输出直流电压；相位控制模块，接收相位控制信号，处理后输出MOSFET驱动信号；全桥谐振模块，接收所述直流电压和MOSFET驱动信号，处理后输出高压浮空正弦模拟信号，驱动超声换能器。所述电压控制模块包括数控电阻、电压跟随电路、加减法运算电路、电压采样电路和电源控制芯片，所述数控电阻输入端连接电压控制信号，数控电阻输出端、电压跟随电路、加减法运算电路、电压采样电路依次连接，所述电源控制芯片输入端分别连接输入电压信号和加减法运算电路，电源控制芯片输出端与电压采样电路连接；电压控制信号控制数控电阻阻值，经电压跟随电路输入加减法运算电路，电源控制芯片的输出电压信号被电压采样电路采集后也输入加减法运算电路，加减法运算电路将接收到的信号进行线性运算后生成电压反馈信号传输给电源控制芯片，电源控制芯片根据输入电压信号和电压反馈信号输出直流电压。所述电压控制信号通过SPI总线、I2C总线或UP/Down控制线传输给数控电阻。所述相位控制模块包括相连接的隔离电路和MOSFET驱动电路，所述MOSFET驱动电路与全桥谐振模块连接；相位控制信号经隔离电路传输给MOSFET驱动电路，MOSFET驱动电路向全桥谐振模块输出MOSFET驱动信号。所述MOSFET驱动电路输出MOSFET驱动信号的方式包括I线方式、2线方式或4线方式。所述全桥谐振模块包括MOSFET组件、变压器、匹配电感、匹配电容和传输线缆，所述MOSFET组件的输入端分别连接电压控制模块和相位控制模块，输出端与变压器原边连接，所述变压器副边串联匹配电感和匹配电容后与传输线缆连接，所述传输线缆与超声换能器连接；MOSFET组件根据电压控制模块的直流电压和相位控制模块的MOSFET驱动信号生成输出信号传送给变压器原边，变压器副边将转化后的电压、电流传输给超声换能器，匹配电感、匹配电容、传输线缆以及超声换能器组成谐振电路。 所述MOSFET组件包括多个MOSFET。N路所述全桥谐振超声驱动电路并联组成驱动电路组驱动N个超声换能器，所述驱动电路组连接有电压控制信号生成模块和相位控制信号生成模块，所述电压控制信号生成模块和相位控制信号生成模块通过一主机通讯控制模块与主控机连接；所述主控机通过主机通讯控制模块控制电压控制信号生成模块生成N个电压控制信号，同时控制相位控制信号生成模块生成N个相位控制信号。所述主机通讯控制模块、电压控制信号生成模块和相位控制信号生成模块由一块单片机+1个FPGA实现，或由I块单片机+两个FPGA实现，或由SoC+FPGA芯片实现。所述驱动电路组连同相应的电压控制信号生成模块和相位控制信号生成模块组成超声驱动板，M个所述超声驱动板并联驱动M X N个超声换能器，M个超声驱动板并联后与主控机连接，主控机与M个并联超声驱动板间连接有通讯组件和板级同步电路，所述通讯组件由依次连接的光纤、交换机和Ethernet通讯总线组成，或由依次连接的PCI总线、PCI通讯卡和RS485/RS232组成。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:I)电压控制模块通过电压跟随电路、电压采样电路以及加减法运算电路的设计，使数控电阻阻值和电压设定值呈线性关系，便于使用。2)电压控制模块通过电压跟随电路、电压采样电路以及加减法运算电路的设计，使数控电阻免受高压输出电压击穿的影响，安全稳定。3)相位控制模块只需2根相位信号的输入方式，拥有可调的死区时间，既降低了系统的并联成本，又兼顾了安全性。4)相位控制模块通过调整相位信号的占空比，从而改变输入到变压器原边信号的实际占空比，使之更接近正弦波，降低EMI发射，降低系统对外界的干扰，同时提高系统电效率。5)全桥谐振模块使用多个独立MOSFET的数字运放，控制简单，电效率较常用的AB类线性运放有很大提高，省去了 AB类运放所需要使用的巨大的散热片，体积占用小，并联简单。6)全桥谐振模块使用变压器的漏感作为谐振匹配电路的匹配电感，节省了匹配电感，简化系统设计。7)仅需要不大于4根数字控制信号，就可设定指定的电压和相位，且这几个数字控制信号均可通过FPGA直接产生，简单可靠，易于并联。8)电压控制信号生成模块通过查表，对各个超声驱动电路因电阻精度、运放失真产生的误差进行补偿，提高电压设定精度。9)相位控制信号生成模块对各个超声驱动电路因走线延时、驱动能力产生的相位误差进行补偿，提高相位设定精度。10)电压控制信号生成模块可同时对多路超声驱动电路并行监控，对发生故障的通道、检测到电压/电路/功率/温度/峰峰值/相位等偏离设定值、或接近警戒值时，及时关闭该路超声驱动电路，使系统响应迅速，安全可靠。11)多路全桥谐振超声驱动电路并联时，通讯控制模块、电压控制信号生成模块、相位控制信号生成模块三个模块可在一个FPGA+SoC芯片内实现，系统集成度高，设计灵活易用O12)多个超声驱动板并联时，可采用交换机扇出M路通讯总线的方式，保证通讯速度的同时，实现简单易用。[当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电压相位可调且易于并联的全桥谐振超声驱动电路，驱动超声换能器发出超声波，其特征在于，包括：电压控制模块，接收电压控制信号和输入电压信号，处理后输出直流电压；相位控制模块，接收相位控制信号，处理后输出MOSFET驱动信号；全桥谐振模块，接收所述直流电压和MOSFET驱动信号，处理后输出高压浮空正弦模拟信号，驱动超声换能器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文杰，
申请(专利权)人：上海沈德医疗器械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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