高频手术设备控制系统电磁兼容性优化电路的制作方法

本实用新型涉及医用高频手术设备制造领域，尤其涉及一种提高手术设备使用安全性的高频手术设备控制系统电磁兼容性优化电路。

背景技术：

随着电子、信息技术在医用电气设备中的广泛应用以及新的通信技术(如个人通讯系统、蜂窝电话等)在社会生活各领域的迅速发展，医用电气设备使用时所处的电磁环境日益复杂。一方面，医用电气设备在使用过程中可能受到周围电气设备等电磁能发射的干扰，造成对患者的伤害；另一方面如果医用电气设备电磁兼容性指标达不到要求，因其自身也会发射电磁能，可能影响无线电通讯业务和周围其他设备的正常运行。

医用高频手术设备现已广泛应用于医疗领域，如肛肠综合治疗仪、高频电刀、高频扁桃体手术器、内窥镜高频手术器、高频息肉手术器、高频痔疮治疗仪和高频五官科电熨器等等，由于医用高频手术设备在使用过程中关系着病人们的生命安全，故其稳定性尤其重要。如果医用高频手术设备的EMC性能(电磁兼容性)设计不当，很容易造成设备的失灵、失控和失效，给患者的手术带来安全隐患，也危害医护人员的健康。目前的医用高频手术设备的EMC性能还有待进一步提高。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种高频手术设备控制系统电磁兼容性优化电路，其能满足EMC辐射、抗扰度的各项测试，提高医用高频手术设备在使用过程中的稳定性和安全性。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括单片机单元、按键单元、显示单元、取样单元、功率调整单元、信号发生单元、功率驱动单元和功率输出单元及分别控制信号发生单元、功率驱动单元和功率输出单元的工作电压的通断电的开关单元，信号发生单元经功率驱动单元和功率输出单元的输入端相连，取样单元的输入端和所述的功率输出单元的输出端相连，按键单元、取样单元的输出端分别和单片机单元的输入端相连，单片机单元的输出端分别和显示单元、功率调整单元的输入端及开关单元的控制端相连，功率调整单元的输出端和所述的功率输出单元相连。通过按键单元进行相关参数设定，显示单元显示工作状态和各参数。信号发生单元输出高频信号源，经功率驱动单元的放大，增大驱动力，驱动功率输出单元的轮流导通，输出高频电流信号给高频手术设备。取样单元对功率输出单元输出的高频电流信号进行采集，并输送给单片机单元，单片机单元对设定的参数和采集到的参数进行综合分析，经过处理后输出控制信号给功率调整单元，功率调整单元经过处理再输出信号给功率输出单元。功率调整单元是为功率输出单元提供工作电源的，随按键单元的设定进行高低变换使功率输出单元的工作电源保持稳定，从而保证功率输出单元工作稳定，输出的功率也稳定，波动少，降低辐射。通过单片机单元控制开关单元中各开关的开闭，当高频手术设备待机时，切断信号发生单元、功率驱动单元和功率输出单元的工作电源，使信号发生单元、功率驱动单元、功率输出单元均处于工作关闭状态，极大地降低了待机时的电磁辐射，满足电磁兼容测试项目中的RE(辐射)测试；也可应治疗之需，使信号发生单元、功率驱动单元和功率输出单元马上通电，瞬时响应，快速输出手术治疗所需的高频功率，有效减少了非预期的电磁辐射。本技术方案有效降低辐射、提高抗扰度，使高频手术设备的电磁兼容性能显著提升，提高医用高频手术设备在使用过程中的稳定性和安全性。

作为优选，所述的高频手术设备控制系统电磁兼容性优化电路包括报警单元，报警单元的控制端和所述的单片机单元相连。单片机单元对设定的参数和取样单元采集到的参数进行综合分析，如果两者达到一致，则输出控制信号启动报警单元，提示医护人员功率输出单元输出的高频信号已满足要求，可进行手术治疗了。使用更加方便。

作为优选，所述的取样单元包括互感器T2、桥堆B1、电容C9、电解电容E2和电阻R3，互感器T2的初级线圈的一端和所述的功率输出单元的输出端相连，互感器T2的初级线圈的另一端输出高频电流信号，互感器T2的次级线圈的两端分别和桥堆B1的两个输入端相连，桥堆B1的一个输出端接地，桥堆B1的另一个输出端，一路和所述的单片机单元的A/D取样输入端相连，另一路经电容C9、电解电容E2和电阻R3的并联电路接地。互感器感应功率输出单元输出的高频电流信号，将高频电流转化成电压信号，经桥堆整流再输送给单片机单元的A/D取样输入端。

作为优选，所述的功率调整单元包括电源调整芯片U4，电源调整芯片U4采用TL494芯片；电源调整芯片U4的2脚既和单片机单元的输出端相连又经电容C15和电阻R6的并联电路接地，电源调整芯片U4的4脚、7脚、9脚、13脚及16脚均接地，电源调整芯片U4的5脚经电容C16接地，电源调整芯片U4的6脚经电阻R7接地，电源调整芯片U4的8脚和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端和电阻R4的一端、稳压管D5的正极及MOS管Q5的栅极相连，电阻R4的另一端、稳压管D5的负极及MOS管Q5的源极均接电压POWER，电压POWER经电解电容E3、电容C13和电容C14的并联电路和二极管D6的正极相连，MOS管Q5的漏极既和二极管D6的负极相连又和电感L2的一端相连，电感L2的另一端既接电压VDD又经电解电容E4和电容C18的并联电路和二极管D6的正极相连，二极管D6的正极经电阻R11接地，电压VDD经电阻R9和电阻R10的串联电路接地，电阻R9与电阻R10的连接点和电源调整芯片U4的1脚相连，电源调整芯片U4的15脚，一路经可变电阻W2和二极管D6的正极相连，另一路经电阻R8和电源调整芯片U4的14脚相连，电源调整芯片U4的13脚和12脚之间连接有电容C17，电源调整芯片U4的12脚接+12V电压。这里的电压POWER指来自外加的直流80V电压，通过功率调整单元将80V电压调整成0～60V电压，即电压VDD，而电压VDD也就是功率输出单元的工作电源。功率调整单元是为功率输出单元提供工作电源的，该工作电源通过按键单元进行设定，经单片机单元处理，再输出信号给电源调整芯片U4，电源调整芯片U4通过取样电阻R9和取样电阻R10获知功率输出单元的工作电源的实际输出，将两者进行比对，电源调整芯片U4做出闭环反馈，随设定进行高低变换后保持功率输出单元的工作电源稳定，从而保证功率输出单元的工作稳定，同时输出的功率也稳定，波动少，也降低辐射。

作为优选，所述的信号发生单元包括分频器U2，分频器U2采用SN74HC161分频器；所述的开关单元包括电子开关S1；分频器U2的1脚、7脚、9脚、10脚及16脚均经和电子开关S1的一端相连，电子开关S1的另一端接+5V电压，分频器U2的1脚经电容C1接接地端GND1，分频器U2的7脚、2脚分别和有源晶振JZ的4脚、3脚相连，有源晶振JZ的2脚接接地端GND1，分频器U2的8脚和16脚之间连接有电容C2，分频器U2的12脚和所述的功率驱动单元的输入端相连。电子开关S1可采用三极管、继电器或光耦实现。本技术方案输出精确度高、稳定性好的高频信号源。

作为优选，所述的功率驱动单元包括MOS驱动器U1，MOS驱动器U1采用TC4420驱动器；所述的开关单元包括电子开关S2；MOS驱动器U1的1脚和所述的信号发生单元的输出端相连，MOS驱动器U1的3脚，一路经电子开关S2接+15V电压，另一路和稳压管D1的负极相连，稳压管D1的正极接接地端GND1，电容C3、电容C4及电解电容E1和稳压管D1并联，MOS驱动器U1的2脚及4脚均接接地端GND1，MOS驱动器U1的5脚经电容C5和稳压管D2的负极相连，稳压管D2的正极接稳压管D3的正极，稳压管D3的负极接接地端GND1，稳压管D2的负极和稳压管D3的负极之间连接有电感L1，稳压管D2的负极和所述的功率输出单元的输入端相连。电子开关S2可采用三极管、继电器或光耦实现。功率驱动单元起到放大高频信号源的作用，增大驱动以可以完全导通功率输出单元中的功率管。

作为优选，所述的功率输出单元包括MOS管Q1和MOS管Q2，所述的开关单元包括电子开关S3；MOS管Q1及MOS管Q2的栅极均和所述的功率驱动单元的输出端相连，MOS管Q2的漏极接地，MOS管Q1的漏极经电子开关S3接电压VDD，MOS管Q1的源极及MOS管Q2的源极均接接地端GND1，MOS管Q2的源极和所述的取样单元的输入端相连。电子开关S3可采用三极管、继电器或光耦实现。电压VDD是功率输出单元的工作电源，受功率调整单元的控制。功率输出单元以推挽工作模式输出，功率管轮流完全导通，一开一关，因而工作效率高，自身开关损耗小，有利于进一步降低辐射。

作为优选，所述的高频手术设备控制系统电磁兼容性优化电路包括报警单元，报警单元包括运放U3A、三极管VT1和蜂鸣器LS1；运放U3A的同相输入端经电阻R2和单片机单元的输出端相连，运放U3A的反相输入端和所述的取样单元的输出端相连，运放U3A的输出端经电阻R1和三极管VT1的基极相连，三极管VT1的基极经电容C8接地，三极管VT1的发射极和稳压管D4的负极相连，稳压管D4的正极接地，电容C7和稳压管D4并联，三极管VT1的集电极和蜂鸣器LS1的负极相连，蜂鸣器LS1的正极接+5V电压，电容C6和蜂鸣器LS1并联。单片机单元对设定的参数和取样单元采集到的参数进行综合分析，如果两者达到一致，则输出控制信号给运放，三极管导通，蜂鸣器鸣叫，发出报警声，提示医护人员功率输出单元输出的高频信号已满足要求，可进行手术治疗了。

本实用新型的有益效果是：有效降低辐射、提高抗扰度，使高频手术设备的电磁兼容性能显著提升，提高医用高频手术设备在使用过程中的稳定性和安全性。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。

图2是本实用新型的一种电路原理图。

图中1.单片机单元，2.按键单元，3.显示单元，4.取样单元，5.功率调整单元，6.信号发生单元，7.功率驱动单元，8.功率输出单元，9.开关单元，10.报警单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的高频手术设备控制系统电磁兼容性优化电路，如图1所示，包括单片机单元1、按键单元2、显示单元3、取样单元4、功率调整单元5、报警单元10、信号发生单元6、功率驱动单元7和功率输出单元8及分别控制信号发生单元6、功率驱动单元7和功率输出单元8的工作电压通断电的开关单元9，信号发生单元6经功率驱动单元7和功率输出单元8的输入端相连，取样单元4的输入端和功率输出单元8的输出端相连，按键单元2、取样单元4的输出端分别和单片机单元1的输入端相连，单片机单元1的输出端分别和显示单元3、功率调整单元5的输入端及开关单元9、报警单元10的控制端相连，功率调整单元5的输出端和功率输出单元8相连。

如图2所示，信号发生单元6包括分频器U2，分频器U2采用SN74HC161分频器；功率驱动单元7包括MOS驱动器U1，MOS驱动器U1采用TC4420驱动器；功率输出单元8包括MOS管Q1和MOS管Q2；取样单元4包括互感器T2、桥堆B1、电容C9、电解电容E2和电阻R3；功率调整单元5包括电源调整芯片U4，电源调整芯片U4采用TL494芯片；报警单元10包括运放U3A、三极管VT1和蜂鸣器LS1，运放U3A采用LM358运放芯片；开关单元9包括电子开关S1、电子开关S2和电子开关S3；单片机单元1的核心是单片机。分频器U2的1脚、7脚、9脚、10脚及16脚均经和电子开关S1的一端相连，电子开关S1的另一端接+5V电压，分频器U2的1脚经电容C1接接地端GND1，分频器U2的7脚、2脚分别和有源晶振JZ的4脚、3脚相连，有源晶振JZ的2脚接接地端GND1，分频器U2的8脚和16脚之间连接有电容C2，分频器U2的12脚和MOS驱动器U1的1脚相连，MOS驱动器U1的3脚，一路经电子开关S2接+15V电压，另一路和稳压管D1的负极相连，稳压管D1的正极接接地端GND1，电容C3、电容C4及电解电容E1和稳压管D1并联，MOS驱动器U1的2脚及4脚均接接地端GND1，MOS驱动器U1的5脚经电容C5和稳压管D2的负极相连，稳压管D2的正极接稳压管D3的正极，稳压管D3的负极接接地端GND1，稳压管D2的负极和稳压管D3的负极之间连接有电感L1，稳压管D2的负极和MOS管Q1及MOS管Q2的栅极相连，MOS管Q2的漏极接地，MOS管Q1的漏极经电子开关S3接电压VDD，MOS管Q1的源极及MOS管Q2的源极均接接地端GND1，MOS管Q2的源极和互感器T2的初级线圈的一端相连，互感器T2的初级线圈的另一端输出高频电流信号给高频手术设备(如高频电刀)，互感器T2的次级线圈的两端分别和桥堆B1的两个输入端相连，桥堆B1的一个输出端接地，桥堆B1的另一个输出端，一路和单片机的A/D取样输入端P1相连，另一路经电容C9、电解电容E2和电阻R3的并联电路接地，还有一路和运放U3A的反相输入端相连，运放U3A的同相输入端经电阻R2和单片机的输出端P3相连，运放U3A的输出端经电阻R1和三极管VT1的基极相连，三极管VT1的基极经电容C8接地，三极管VT1的发射极和稳压管D4的负极相连，稳压管D4的正极接地，电容C7和稳压管D4并联，三极管VT1的集电极和蜂鸣器LS1的负极相连，蜂鸣器LS1的正极接+5V电压，电容C6和蜂鸣器LS1并联。电源调整芯片U4的2脚既和单片机的输出端P2相连又经电容C15和电阻R6的并联电路接地，电源调整芯片U4的4脚、7脚、9脚、13脚及16脚均接地，电源调整芯片U4的5脚经电容C16接地，电源调整芯片U4的6脚经电阻R7接地，电源调整芯片U4的8脚和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端和电阻R4的一端、稳压管D5的正极及MOS管Q5的栅极相连，电阻R4的另一端、稳压管D5的负极及MOS管Q5的源极均接电压POWER，电压POWER经电解电容E3、电容C13和电容C14的并联电路和二极管D6的正极相连，MOS管Q5的漏极既和二极管D6的负极相连又和电感L2的一端相连，电感L2的另一端既接电压VDD又经电解电容E4和电容C18的并联电路和二极管D6的正极相连，二极管D6的正极经电阻R11接地，电压VDD经电阻R9和电阻R10的串联电路接地，电阻R9与电阻R10的连接点和电源调整芯片U4的1脚相连，电源调整芯片U4的15脚，一路经可变电阻W2和二极管D6的正极相连，另一路经电阻R8和电源调整芯片U4的14脚相连，电源调整芯片U4的13脚和12脚之间连接有电容C17，电源调整芯片U4的12脚接+12V电压。这里的电压端POWER指来自外加的直流80V电压，通过功率调整单元将80V电压调整成0～60V电压，即电压VDD，也就调整了功率输出单元中的电压VDD。

工作过程：通过按键单元进行相关参数设定，显示单元显示工作状态和各参数。信号发生单元输出精确度高、稳定性好的高频信号源，经功率驱动单元的放大，增大驱动力，功率输出单元以推挽工作模式输出，功率管轮流完全导通，一开一关，输出高频电流信号给高频手术设备，工作效率高，自身开关损耗小，有利于降低辐射。取样单元的互感器感应功率输出单元输出的高频电流信号，将高频电流转化成电压信号，经桥堆整流再输送给单片机单元的A/D取样输入端P1，单片机对设定的参数和采集到的参数进行综合分析，经过处理后输出控制信号给功率调整单元，功率调整单元是为功率输出单元提供工作电源的，该工作电源(电压VDD)通过按键单元进行设定，经单片机处理，再输出信号给电源调整芯片U4，电源调整芯片U4通过取样电阻R9和取样电阻R10获知功率输出单元的工作电源的实际输出，将两者进行比对，电源调整芯片U4做出闭环反馈，随设定进行高低变换后保持功率输出单元的工作电源稳定，从而保证功率输出单元的工作稳定，同时输出的功率也稳定，波动少，也降低辐射。同时通过单片机控制电子开关S1～S3的开闭，当高频手术设备待机时，使电子开关S1～S3断开，使信号发生单元、功率驱动单元、功率输出单元均处于工作关闭状态，极大地降低了待机时的电磁辐射，满足电磁兼容测试项目中的RE(辐射)测试；也可应治疗之需，使电子开关S1～S3立即闭合，使信号发生单元、功率驱动单元和功率输出单元瞬时响应，快速输出手术治疗所需的高频功率，有效减少了非预期的电磁辐射。同时，单片机单元对设定的参数和取样单元采集到的参数进行综合分析，如果两者达到一致，则输出控制信号给运放，三极管导通，蜂鸣器鸣叫，发出报警声，提示医护人员功率输出单元输出的高频信号已满足要求，可进行手术治疗了。本实用新型有效降低辐射、提高抗扰度，使高频手术设备的电磁兼容性能显著提升，提高医用高频手术设备在使用过程中的稳定性和安全性。