射频产生电路、装置和方法与流程

1.本申请实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种射频产生电路、装置和方法。


背景技术：

2.在射频(rf，radio frequency)输出设备中，例如一些高频治疗设备中，需要产生用于射频输出的射频能量。
3.现有技术中，在射频能量产生的装置中射频能量频率输出不够精准和确定，以及，产生射频的电源不能实现宽电压输出，从而造成在使用过程中控制的精准度不够，例如，在射频消融过程中不能实现对生理组织电压和电流的精准控制。


技术实现要素：

4.本申请实施例提供一种射频产生电路、装置和方法，可实现电源的宽电压输出，从而提高输出射频信号频率的精度。
5.本申请实施例一方面提供了一种射频产生电路，包括：
6.方波发生模块、控制模块、供电模块、射频发生模块和检测模块；
7.所述控制模块连接所述方波发生模块、所述供电模块和所述检测模块，所述射频发生模块连接所述供电模块和所述方波发生模块；
8.所述控制模块控制所述方波发生模块输出方波信号，以及控制所述供电模块输出达到预设可调范围的宽电压信号，所述方波信号和所述宽电压信号经过所述射频发生模块的处理，向负载端输出射频信号；
9.所述检测模块检测所述负载端的电信号参数值，并将所述电信号参数值发送给所述控制模块，所述控制模块根据所述电信号参数值控制所述供电模块调整所述宽电压信号的电压值，使得输出的射频信号功率为预设值。
10.本申请实施例一方面还提供了一种射频产生装置，包括如上所述的射频产生电路。
11.本申请实施例一方面还提供了一种射频产生方法，通过上述的射频产生电路产生射频信号，包括：
12.通过控制模块控制方波发生模块输出方波信号，以及控制供电模块输出达到预设可调范围的宽电压信号，所述方波信号和所述宽电压信号经过射频发生模块的处理，向负载端输出射频信号；
13.控制检测模块检测所述负载端的电信号参数值，并将所述电信号参数值发送给所述控制模块，以及，控制所述控制模块根据所述电信号参数值，控制所述供电模块调整所述宽电压信号的电压值，使得输出的射频信号功率为预设值。
14.从上述本申请各实施例可知，通过射频产生电路中的控制模块，控制方波发生模块输出方波信号以及控制供电模块输出具有较宽可调值范围的宽电压信号给射频模块，射频模块处理该方波信号和电压信号后产生射频信号，并向负载端输出该射频信号，检测模
块检测该负载端在射频信号作用下的电信号参数值，并将该电信号参数值反馈给控制模块，控制模块根据该电信号参数值计算得到调整的电压值，控制供电模块调整该宽电压信号的电压值，使得输出的射频信号功率为预设值，提高对射频信号功率的调节精度，并在射频信号的输出过程中及时动态调整该射频信号的功率值，提高对射频输出的控制精度。并且通过电信号参数值的检测和反馈，可以实现对射频输出功率的设定值和实际值之间的对比，进而进行必要的调节和校正。
附图说明
15.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本申请一实施例提供的射频产生电路的模块结构示意图；
17.图2为本申请另一实施例提供的射频产生电路的模块结构示意图；
18.图3为本申请实施例提供的射频产生电路的电路结构示意图；
19.图4为本申请实施例提供的射频产生电路中两个脉宽调制器输出的方波信号示意图；
20.图5为本申请实施例提供射频产生电路向负载端输出的射频信号示意图；
21.图6为本申请另一实施例提供的射频产生电路中加入使能模块和电平转换模块的电路结构示意图；
22.图7为本申请另一实施例提供的射频产生方法的流程示意图。
具体实施方式
23.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.具体地，参见图1，本申请一实施例提供的射频产生电路的的模块结构示意图。该射频产生电路可通过即时调节输出电压，实现精准输出预设功率值的射频信号，实现输出功率的稳定性，如图1所示，该射频产生电路具体包括：
25.方波发生模块10、控制模块20、供电模块30、射频发生模块40和检测模块50；
26.控制模块20连接方波发生模块10、供电模块30和检测模块50；
27.射频发生模块40连接供电模块30和方波发生模块10；
28.控制模块20控制方波发生模块10输出符合产生预设条件的射频能量的方波信号，以及控制供电模块30输出达到预设可调范围的宽电压信号，优选地，该宽电压信号的电压可调范围为0
‑
56v(伏特)。该方波信号和该宽电压信号经过射频发生模块40的处理，向负载端输出射频信号；
29.检测模块50检测在射频信号发射期间负载端的电信号参数值，具体是检测负载端的阻抗值，或者，检测负载端的电压值和电流值，根据该电压值和电流值可以计算得到该阻
抗值，即负载端的阻抗值、电流值和电压值可以根据公式u＝ir互相转换。进一步地，将检测到的电信号参数值发送给控制模块20，控制模块20根据该电信号参数值控制供电模块30调整宽电压信号的电压值，使得输出的射频信号功率为预设值，实现精准控制输出射频信号的功率值。
30.具体地，调整方式是根据公式：p＝u2/r，或，p＝iu，其中，p为该射频信号的功率预设值，r为负载端测得的阻抗值，i为负载端测得的电流值，u为该宽电压信号调整后的电压值。
31.本申请实施例中，射频产生电路中的控制模块控制方波发生模块输出方波信号，以及控制供电模块输出具有较宽可调值范围的宽电压信号给射频发生模块，射频发生模块处理该方波信号和电压信号后产生射频信号，并向负载端输出该射频信号，检测模块检测该负载端在射频信号作用下的电信号参数值，并将该电信号参数值反馈给控制模块，控制模块根据该电信号参数值计算得到调整的电压值，控制供电模块调整该宽电压信号的电压值，使得输出的射频信号功率为预设值，提高对射频信号功率的调节精度，并在射频信号的输出过程中及时动态调整该射频信号的功率值，提高对射频输出的控制精度。并且通过电信号参数值的检测和反馈，可以实现对射频输出功率的设定值和实际值之间的对比，进而进行必要的调节和校正。
32.参见图2，图2为本申请另一实施例提供的射频产生电路的模块结构示意图。该射频产生电路还可以进一步地包括使能模块60和电平转换模块70。
33.使能模块60与控制模块20和方波发生模块10连接，用于在控制模块20的控制下使能或关闭方波发生模块10输出方波信号；
34.电平转换模块70与使能模块60和射频发生模块40连接，用于转换电平。
35.相较于图1所示实施例，在射频产生电路中，加入使能模块和电平转换模块，进一步提高电路的可控性和控制的精确性。
36.具体地，图1所示射频产生电路的电路图参见图3，方波发生模块10具体包括：第一脉宽调制器11(即图3中的pwmh)和第二脉宽调制器12(即图3中的pwml)，第一脉宽调制器11和第二脉宽调制器12均与控制模块20连接，在控制模块20的控制下分别发出相位相反的第一方波信号和第二方波信号，如图4所示。
37.控制模块20具体包括：微控制单元(mcu，microcontroller unit)21和数模转换器(dac，digital to analog converter)22，mcu21连接检测模块50和dac22，dac22还连接供电模块30的输出电压控制，即sc端。
38.其中，mcu21的型号具体可以是dspic33fj16gs502，mcu21也可以是其他形式的集成电路。
39.供电模块30将电源输入的信号处理后，可输入达到预设可调范围的宽电压信号，较宽的电压值可调范围，可使得输出的射频信号的频率也有较宽的调节范围，提高射频输出的性能。该宽电压信号经l1和c1构成的滤波电路进入射频发生模块40。
40.射频发生模块40具体包括：射频变压器t1、第一场效应管q1、第二场效应管q2、第一电容c2和第二电容c3；
41.射频变压器t1包括第一输入回路和第二输入回路组成的原边，该第一输入回路和给第二输入回路的开断时间相反，绕组方向相反；射频变压器t1还包括第三输出回路组成
的副边。
42.第一场效应管q1和第二场效应管q2具体为mos(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field
‑
effect transistor，mosfet)管。
43.第一mos管q1的栅极连接pwmh，漏极连接c2的一端和该第一输入回路，源极接地以及连接c2的另一端；
44.第二mos管q2的栅极连接pwml，漏极连接c3的一端和该第二输入回路，源极接地以及连接c3的另一端。
45.供电模块30输出的该宽电压信号经过t1、c2、q1、c3、q2后，可在t1的副边分别形成与pwmh和pwml频率相同的正弦波电压u，如图5所示。
46.检测模块50具体可以是可以检测电阻、电压和电流的检测仪，也可以是检测电路，具体实现形式不作限定。
47.以上电路可以实现本发明的目的，进一步地，在pwmh和q1之间，以及，在pwml和q2之间，还可以接入使能模块60和电平转换模块70，进一步提高电路的可控性和控制的精确性。
48.使能模块60和电平转换模块70与pwmh、q1、pwml和q2的连接电路图，参见图6，使能模块60包括第一使能芯片61和第二使能芯片62，电平转换模块70包括第一栅极驱动器71和第二栅极驱动器72；
49.第一使能芯片61连接mcu21、pwmh以及第一栅极驱动器71，第一栅极驱动器71还连接q1的栅极；第二使能芯片62连接mcu21、pwml以及第二栅极驱动器72，第二栅极驱动器72还连接q2的栅极。进一步具体的连接关系见图中所示。
50.以上实施例中的射频产生电路的基本工作原理：mcu控制pwmh和pwml产生的方向相反的方波信号，驱动q1和q2开关，方波信号进入t1的原边。供电模块将电源输入的信号处理后，可输出达到预设可调范围的宽电压信号，该宽电压信号进入射频变压器t1的原边，经过t1、c2、q1、c3、q2后，可在t1的副边分别形成与pwmh和pwml频率相同的正弦波电压，向负载端输出射频信号，负载端为图中所示rf_p和rf_n。在射频信号作用在负载端上时，检测模块检测负载端的阻抗、或检测负载端的电流、电压，并且将检测到的数值反馈给mcu进行处理，mcu按照功率与阻抗、电流之间的关系式，计算出达到预设射频功率的电压值，将控制信号通过dac发送给供电模块的sc端，调整out+端输出该电压值的信号，从而达到将输出的射频能量的功率调整为预设值。
51.在本申请的另一实施例中还提供了一种射频产生装置，包括上述实施例所提供的射频产生电路，该射频产生电路可以整体集成在该射频产生装置中，也可以按照上述各实施例中所描述的每个模块或几个模块集成在该射频装置中。该射频产生电路的具体结构和工作原理参见上述各实施例的描述。该射频产生装置可用于射频治疗，负载端即为人体需要治疗的生理组织。
52.本实施例中的射频产生装置，由于该射频产生电路中的控制模块控制方波发生模块输出方波信号，以及，控制供电模块输出具有较宽可调值范围的宽电压信号给射频模块，射频模块处理该方波信号和电压信号后产生射频信号，并向负载端输出该射频信号，检测模块检测该负载端在射频信号作用下的电信号参数值，并将该电信号参数值反馈给控制模块，控制模块根据该电信号参数值计算得到调整的电压值，控制供电模块调整该宽电压信
号的电压值，使得该射频产生装置输出的射频信号功率为预设值，提高对射频信号功率的调节精度，并在射频信号的输出过程中及时动态调整该射频信号的功率值，提高对射频输出的控制精度，在射频治疗时可保障治疗效果和人体安全，并且通过电信号参数值的检测和反馈，可以实现对射频输出功率的设定值和实际值之间的对比，进而进行必要的调节和校正。
53.参见图7，在本申请的另一实施例中还提供了一种射频产生方法，可通过实施例中的射频产生装置和射频产生电路产生射频信号，该方法包括：
54.s101、通过控制模块控制方波发生模块输出方波信号，以及控制供电模块输出达到预设可调范围的宽电压信号，方波信号和宽电压信号经过射频发生模块的处理，向负载端输出射频信号；
55.s102、控制检测模块检测负载端的电信号参数值，并将电信号参数值发送给控制模块，以及，控制控制模块根据电信号参数值，控制供电模块调整宽电压信号的电压值，使得输出的射频信号功率为预设值。
56.具体地，该电信号参数值包括电阻值，或，电流值和电压值，通过电流值和电压值可以计算得到电阻值。
57.控制该控制模块根据该电阻值、预设的功率计算公式，计算输出该射频信号功率为该预设值对应的电压值，或，控制该控制模块根据该电流值和该电压值、预设的电阻计算公式和预设的功率计算公式，计算输出该射频信号功率为该预设值对应的电压值；
58.其中，预设的功率计算公式包括：p＝u2/r，或，p＝iu；预设的电阻计算公式为：r＝u/i。
59.控制该供电模块调整该宽电压信号的电压值为计算得到的该预设值对应的电压值，使得输出的射频信号功率为该预设值。
60.在射频产生方法中使用的射频产生电路和射频产生装置的其他技术细节参见前述各实施例的描述。
61.本申请实施例中，通过射频产生电路中的控制模块，控制方波发生模块输出方波信号以及控制供电模块输出具有较宽可调值范围的宽电压信号给射频模块，射频模块处理该方波信号和电压信号后产生射频信号，并向负载端输出该射频信号，检测模块检测该负载端在射频信号作用下的电信号参数值，并将该电信号参数值反馈给控制模块，控制模块根据该电信号参数值计算得到调整的电压值，控制供电模块调整该宽电压信号的电压值，使得输出的射频信号功率为预设值，提高对射频信号功率的调节精度，并在射频信号的输出过程中及时动态调整该射频信号的功率值，提高对射频输出的控制精度。并且通过电信号参数值的检测和反馈，可以实现对射频输出功率的设定值和实际值之间的对比，进而进行必要的调节和校正。
62.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
63.以上为对本发明所提供的射频产生电路、装置和方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。