一种高频高压信号的电压检测电路、测试系统及能量发生器的制作方法

本实用新型涉及一种电压检测电路，特别是涉及一种高频高压信号的电压检测电路、测试系统及能量发生器。

背景技术：

电外科能量发生器产生高频高压电流，作用于需要手术的部位，以产生切割、凝血的手术效果。在单级应用中，能量发生器从手术电极输出高频高压电流，同时通过中性电极返回，形成一个电流回路。在双级应用中，能量发生器从其中一个电极流出高频高压电流，从另一电极返回，形成一个电流回路，在单级和/或双级应用中，高频高压电流经过手术部分的不同组织，以及手术中所处于的切割、凝血状态，会产生不同的阻抗特性，电外科设备通过检测电外科能量发生器当前输出的高频高压信号和高频电流信号，以获得当前的阻抗和功率，进而根据内部算法调整高频高压的输出，以产生不同的临床效果。

传统的电外科能量发生器，检测高频高压信号的方法，一般有两种方法。

一是通过电阻分压的方式将高压信号(如高达5kV)转化成低压信号，再将该低压信号输入后端的采集处理电路，获得该高频高压信号的电压参数。现有技术中，为减小分压电阻寄生电感对测试线性的影响，通常选择无感耐高压电阻，将高频高压信号通过电阻分压网络转换为低压信号，该低压信号经过隔离变压器后输入后端的采集处理电路，获得该高频高压信号的电压参数。

二是通过变压器初次级间的高匝比将高压信号转化成低压信号，再将该低压信号输入后端的采集处理电路，获得该高频高压信号的电压参数。前端直接将高达千伏级的高频高压信号(如5kV)接到变压器初级，并将变压器次级输出接到后端的采集处理电路，获得该高频高压信号的电压参数。

上述两种检测高频高压的技术方案虽然电路结构简单，能够快速的检测到高频高压的电压参数。但是采用电阻分压的方式，其分压的倍数较高，且工作在高频的模式下，电阻本身不可能做到完全无电感特性，这就带来测量上较大的偏差，特别是在高频高压信号在几十伏到几千伏的变化范围内，分压电路输出与输入不能做到完全的线性对应关系；直接采用变压器隔离的方式，其检测到的高频高压信号准确度较高，但因初级匝数远大于次级匝数，且变压器耦合为双向耦合，在次级端(控制器端)产生的一些低频小信号通过该变压器放大耦合到初级(应用端)，进入到应用端的低频信号会对手术患者的神经、肌肉等带来刺激，增加手术的风险。

采集低压信号并进行处理后获得该高频高压信号的电压有效值。(然后通过模拟乘法器将自身信号作乘法处理，后经低通滤波，并对滤波后的直流电压进行开方处理，通过ADC采样与放大运算，以获得)，采集隔离变压器输出信号并进行处理后获得该高频高压信号的电压有效值。(将隔离变压器将该低压信号输送给模拟乘法器，并通过低通滤波器和ADC电路将反映高频高压信号有效值的电压送到控制器，控制器根据检测到的有效值电压，对能量发生器进行控制。)

模拟乘法器输入端，该变压器初级与次级的匝比可达100:1，甚至更高。通过以上两种方式实现对高频高压信号有效值的检测。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种高频高压信号的电压检测电路、测试系统及能量发生器。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种高频高压信号的电压检测电路，包括并联在高频高压信号测试端的电容分压网络和与所述电容分压网络相连的模拟隔离器；

所述电容分压网络包括按任意顺序串接在一起的至少一个第一类电容和至少一个第二类电容，所述第一类电容的耐压值高于第二类电容的耐压值，第一类电容的容值小于第二类电容的容值，第一类电容的耐压值与第二类电容的耐压值的比值不小于第二类电容的容值与第一类电容的容值的比值；

所述模拟隔离器的两个输入端并接在一个第二类电容两端或者一个以上第二类电容组成的串接网络的两端。

上述技术方案的有益效果为：电容的电感特性可以忽略不计，通过电容分压网络获得的电压与高频高压测试端的电压具有良好的线性对应关系，提高了电压测试精度；通过模拟隔离器能有效地隔离高频高压测试端和电压检测电路输出端，避免了电压检测电路输出端连接的其他信号处理电路产生的低频信号反向耦合入电极，安全性得到提高。通过多个第一类电容串联或者多个第二类电容串联可以降低对第一类电容和第二类电容的耐压值的要求，进而降低成本。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述模拟隔离器包括隔离变压器和连接在所述隔离变压器次级线圈同名端和/或非同名端的接地电阻；

所述隔离变压器的初级线圈两端并接在一个第二类电容两端或者一个以上第二类电容组成的串接网络的两端。

上述技术方案的有益效果为：公开了一种模拟隔离器的具体电路结构，该电路结构使用方便、结构简单，隔离效果好，性价比高。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述电容分压网络包括第三电容、第四电容和第五电容，所述第三电容和第五电容为第一类电容，所述第四电容为第二类电容；

所述第三电容第一端与高频高压信号测试端连接，第三电容第二端与第四电容第一端连接，第四电容第二端与第五电容第一端连接，第五电容第二端与高频高压信号的公共端连接。

公上述技术方案的有益效果为：公开了一种电容分压网络的具体结构，将第二类电容的第四电容的两端分别串接一个第一类电容，能更好的保护第四电容，避免第四电容在第三电容或第五电容短路或者意外击穿时因无法承受高压而损坏。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括信号调理电路；所述信号调理电路包括乘法器、低通滤波器、第一A/D转换器；

所述乘法器的输入端与模拟隔离器的输出端连接，乘法器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与第一A/D转换器的输入端连接，所述第一A/D转换器的输出端为所述电压检测电路的输出端。

上述技术方案的有益效果为：公开了一种可以测试高频高压信号测试端电压有效值的硬件电路结构，减少软件算法参与，提高了可靠性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述第一类电容为高压电容，所述第二类电容的耐压值不大于100V；

和/或所述第二类电容与第一类电容的容值比不小于100:1。

上述技术方案的有益效果为：有利于快速设计出满足测量要求的电容分压网络和器件选型。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供了一种包含上述任一所述电压检测电路的能量发生器输出测试系统，还包括检测能量发生器输出端电流的电流传感器、控制器以及电压反馈电路；

所述电流传感器的输出端与控制器的电流输入端连接，所述电压检测电路的输出端与控制器的电压输入端连接；所述电压反馈电路的输出端与控制器的电压反馈端连接，电压反馈电路的输入端与能量发生器的高压电源的输出端连接。

上述技术方案的有益效果为：该输出测试系统具有上述电压检测电路的有益技术效果。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第三个方面，本实用新型提供了一种包含上述能量发生器输出测试系统的能量发生器，还包括AC-DC转换器、高压电源、DC-AC功放以及一个或两个电极；

所述AC-DC转换器输入端与市电连接，AC-DC转换器输出端与高压电源输入端连接，所述高压电源输出端与DC-AC功放的高压输入端连接，DC-AC功放的输出端与电极的第一端连接，电极的第二端作用在人体手术部位上；

所述控制器的PWM信号输出端与高压电源的电压调节端连接，控制器的高频信号输出端与DC-AC功放的高频驱动信号输入端连接；

和/或还包括设置所述电极作用在人体部位上的目标功率的输入装置，所述输入装置的输出端与所述控制器的目标功率输入端连接。

上述技术方案的有益效果为：通过高频高压电压检测电路，能够快速测试电极的高频电压，以便控制器迅速做出合适控制，使能量发生器能够快速跟随电极作用部位变化或者手术任务变化；同时，通过控制器直接输出PWM控制信号给高压电源的输出调节端，加快高压电源输出电压的调节速度，使电极输出功率快速达到目标功率，提高能量发生器的动态响应特性，具有理想的临床效果。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述高压电源包括并联在高压电源输出端的第一电容，泄放和回收所述第一电容的存储能量的能量泄放与回收电路；

所述能量泄放与回收电路包括变压器、第一开关电路、第二开关电路、以及控制第一开关电路和第二开关电路断开或闭合的逻辑控制模块；

所述第一电容、变压器的初级线圈和第一开关电路构成了能量泄放回路，

所述能量泄放回路的结构为：所述第一电容的第一端与变压器初级线圈的非同名端连接，变压器初级线圈的同名端与第一开关电路的第一连接端连接，第一开关电路的第二连接端与地连接，第一开关电路的开关端与逻辑控制模块的泄放控制端连接；

所述第一电容、变压器的次级线圈和第二开关电路构成了能量回收回路，

所述能量回收回路的结构为：所述第一电容的第一端还与第二开关电路的第一连接端连接，第二开关电路的第二连接端与变压器次级线圈的同名端连接，变压器次级线圈的非同名端与地连接，第二开关电路的开关端与逻辑控制模块的回收控制端连接,所述第一电容的第二端与地连接；

在所述变压器次级线圈的同名端上还连接有一个或多个第二电容，所述第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端连接，第二电容的第二端与地连接；

和/或在所述第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端之间串接有一个或多个第一二极管，所述第一二极管的阳极与变压器次级线圈的同名端连接，第一二极管的阴极与第二电容的第一端连接；

和/或在所述第一电容的第一端与第二开关电路的第一连接端之间串接有一个或多个第二二极管，所述第二二极管的阴极与第一电容的第一端连接，第二二极管的阳极与第二开关电路的第一连接端连接。

上述技术方案的有益效果为：基于变压器的结构和电磁感应原理，使用初级线圈构成能量泄放回路，次级线圈构成能量回收回路，不以热能形式耗散泄放的能量，将泄放的能量存储起来，实现了第一电容的存储能量快速泄放和回收至第一电容，节能，该电路结构能减小所在系统的温升，提高系统的动态响应特性，提高了可靠性。通过第二电容对次级线圈中的能量进行存储，将初级线圈的能量转移至第二电容，能增加能量回收电路的能量储存能力，在短时间内能提供足够大的峰值电流，使储能电容的电压能够快速上升。增加第一二极管为了防止第二电容向次级线圈倒灌电流，确保能量回收电路电流的单向流通，次级线圈只能对第二电容充电。第二二极管能防止第一电容或者与第一电容连接的电源倒灌电流至第二电容和/或次级线圈，确保能量回收电路只能对第一电容充电。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述第一开关电路包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极与变压器初级线圈的同名端连接，第一MOS管的源极与地连接，第一MOS管的栅极与逻辑控制模块的泄放控制端连接；

和/或所述第一开关电路还包括泄放限流电路，所述泄放限流电路包括设置在第一MOS管的栅极与逻辑控制模块的泄放控制端之间的第四运算放大器，串接在第一MOS管的源极与地之间的第三电阻；

所述第四运算放大器的正向输入端与逻辑控制模块的泄放控制端连接，第四运算放大器的负向输入端分别与第三电阻的第一端和第一MOS管的源极连接，第四运算放大器的输出端与第一MOS管的栅极连接；

和/或所述第二开关电路包括第二MOS管、第一电阻、第二电阻和第三MOS管；

所述第二MOS管的漏极与第一电容的第一端连接，第二MOS管的源极分别与变压器次级线圈的同名端和第一电阻的第一端连接，第二MOS管的栅极分别与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极与地连接，第三MOS管的栅极与逻辑控制模块的回收控制端连接。

上述技术方案的有益效果为：使用MOS管作为能量泄放电路的开关元件，能够承受大电流，动态响应快，易于控制，可靠性好。泄放限流电路防止第一电容的能量泄放电路的泄放电流过大，烧毁电路。该泄放限流电路，通过第四运算放大器、第三电阻和第一MOS管形成了恒流泄放电路，通过改变第三电阻的阻值可设置不同的限流值，使用灵活方便，易于调整。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述逻辑控制模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一参考电源和第二参考电源；

所述反馈电路的输出端与第一运算放大器的负向输入端连接，第一运算放大器的正向输入端与所述控制器的控制信号端连接；所述第一运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的负向输入端和第三运算放大器的正向输入端连接；

所述第二运算放大器的正向输入端与第一参考电源输出端连接，第二运算放大器的输出端与第一开关电路的开关端连接；

所述第三运算放大器的负向输入端与第二参考电源输出端连接，第三运算放大器的输出端与第二开关电路的开关端连接。

上述技术方案的有益效果为：纯硬件控制，增加了系统可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施方式中一种高频高压信号的电压检测电路结构示意图；

图2是本实用新型一具体实施方式中一种能量发生器的系统框图；

图3是本实用新型一具体实施方式中能量发生器的高压电源的电路结构图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型公开了一种高频高压信号的电压检测电路，如图1所示，包括并联在高频高压信号测试端的电容分压网络和与电容分压网络相连的模拟隔离器；

电容分压网络包括按任意顺序串接在一起的至少一个第一类电容和至少一个第二类电容，第一类电容的耐压值高于第二类电容的耐压值，第一类电容的容值小于第二类电容的容值，第一类电容的耐压值与第二类电容的耐压值的比值不小于第二类电容的容值与第一类电容的容值的比值；

模拟隔离器的两个输入端并接在一个第二类电容两端或者一个以上第二类电容组成的串接网络的两端。

在本实施方式中，高频高压信号测试端可为任何高频高压能量发生器的输出端。若用于测量电外科能量发生器的输出端或者电极任意位置的高压时，高频高压电压信号的频率一般为几百KHz，电压峰值为KV量级，如5KV，电容分压可避免电阻分压时电阻电感特性带来的非线性影响；电容分压网络一端连接一个电极，另一端连接另一个电极(电外科能量发生器为双极应用)或者中性电极(电外科能量发生器为单极应用)。

在本实施方式中，依据电容分压原理，第一类电容需要承受大部分或全部的高频高压测试端的高压压降，因此，其容值应小于或者远小于第二类电容的容值，优选的，第一类电容的耐压值均高于高频高压测试端的电压峰值。当第一类电容为多个串联和/或第二类电容为多个串联时，任意一个第一类电容的耐压值高于任意一个第二类电容的耐压值，任意一个第一类电容的容值小于任意一个第二类电容的容值，任意一个第一类电容的耐压值与任意一个第二类电容的耐压值的比值不小于所有第二类电容的串联等效容值与所有第一类电容的串联等效容值的比值。因为电容的耐压值对电容的成本影响较大，因此，采用多个电容串联的方式可以降低成本。

在本实施方式中，模拟隔离器可选用现有的模拟隔离电路结构，如可选用隔离放大器，或者线性光耦器件，或者隔离变压器，具体电路结构本领域技术人员可根据选购的器件的数据手册搭建，为公知技术，在此不再赘述。

在本实用新型的一种优选实施方式中，如图1所示，模拟隔离器包括隔离变压器T和连接在隔离变压器T次级线圈同名端和/或非同名端的接地电阻；

隔离变压器T的初级线圈两端并接在一个第二类电容两端或者一个以上第二类电容组成的串接网络的两端。

在本实施方式中，当第二类电容为一个电容时，隔离变压器T的初级线圈两端分别与这个第二类电容的两端并联，当第二类电容为多个电容串联时，隔离变压器T的初级线圈两端分别与第二类电容串联网络的两端并联。为了给隔离变压器T次级线圈提供能量泄放回路和提取其两端电压，可在次级线圈同名端串联一个接地电阻R5,接地电阻R5另一端与地连接,和/或在次级线圈非同名端的接地电阻R4，接地电阻R4另一端与地连接。隔离变压器可选用低压隔离变压器(低压，是指对地电压在1000V及以下。)优选的，初次级匝比选择1:1，或相近似的比例，实现低压电信号的隔离输出，不用担心控制器端低频信号向电极应用端进行反向耦合的问题，安全性得到提高。

在本实用新型的一种优选实施方式中，电容分压网络包括第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，第三电容C3和第五电容C5为第一类电容，第四电容C4为第二类电容；

第三电容C3第一端与高频高压信号测试端连接，第三电容C3第二端与第四电容C4第一端连接，第四电容C4第二端与第五电容C5第一端连接，第五电容C5第二端与高频高压信号的公共端连接。高频高压信号的公共端为单电极应用中的中性电极或者双电极应用中的除高频高压信号测试端所在电极外的另一个电极。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括信号调理电路；信号调理电路包括乘法器、低通滤波器、第一A/D转换器；

乘法器的输入端与模拟隔离器的输出端连接，乘法器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与第一A/D转换器的输入端连接，第一A/D转换器的输出端为电压检测电路的输出端。

在本实施方式中，乘法器可选择模拟乘法器芯片AD734以及其外围电路组成，具体电路结构本领域技术人员可通过芯片手册得到。低通滤波器可选用RC低通滤波器或者低通滤波器芯片搭建完成，本领域技术人员可根据现有技术获得。第一A/D转换器可选用12位或更高采集精度的高速A/D采集芯片，如MCP3201芯片以及其外围电路组成，具体电路结构本领域技术人员可通过芯片手册得到。

在本实用新型的一种优选实施方式中，第一类电容为高压电容，第二类电容的耐压值不大于100V；

和/或第二类电容与第一类电容的容值比不小于100:1。

在本实施方式中，高压电容，一般指的是1KV以上的电容，或者10KV以上的电容。高压电(英语：High voltage)，是指配电线路交流电压在1000V以上或直流电压在1500V以上的电接户线。交流低压在1000V以下或直流电压在1500V以下为低压电。安全电压为不超过交流36V，直流50V。第二类电容的电容量远大于高压电容的电容量，如其电容量之比：500:1，甚至更大，如第一类电容可选用一个容值为10pF的高压电容，第二类电容可选用一个容值为5.6nF的耐压值为50V的电容；通过电容分压的方式，可将高达5kV的高频高压信号降低到10V以下，再通过低压变压器隔离，将该信号以差分或单端输入的方式送到模拟乘法器中，经模拟乘法器乘法处理后，输出信号经低通滤波器后转换成直流电压，然后经高分辨力的A/D转换器转换成数字信号后送入控制器，控制器进行开方处理，并根据前端电容分压设计的分压比，计算出能量发生器输出的实际有效值电压。

本实用新型公开了一种包含上述任一电压检测电路的能量发生器输出测试系统，还包括检测能量发生器输出端电流的电流传感器、控制器以及电压反馈电路；

电流传感器的输出端与控制器的电流输入端连接，电压检测电路的输出端与控制器的电压输入端连接；电压反馈电路的输出端与控制器的电压反馈端连接，电压反馈电路的输入端与能量发生器的高压电源的输出端连接。

在本实施方式中，电流传感器可选择霍尔电流传感器或电流互感器，控制器可选择单片机、MCU，优选的，可选择FPGA具有快速运算能力的处理器，FPGA型号为XC3S100E-4VQG100C。

在本实施方式中，电压反馈电路用于对高压电源输出端的电压进行衰减反馈，可通过串联电阻分压网络实现衰减反馈，优选的，分压网络中的电阻值应选用较大阻值的，如MΩ级的高压电阻，工作电压为0～350V以减小能量损耗；也可选用高压电容分压网络实现分压反馈。

如图2所示，本实用新型提供了一种包含上述能量发生器输出测试系统的能量发生器，还包括AC-DC转换器、高压电源、DC-AC功放以及一个或两个电极；

AC-DC转换器输入端与市电连接，AC-DC转换器输出端与高压电源输入端连接，所述高压电源输出端与DC-AC功放的高压输入端连接，DC-AC功放的输出端与电极的第一端连接，电极的第二端作用在人体手术部位上；

控制器的PWM信号输出端与高压电源的电压调节端连接，控制器的高频信号输出端与DC-AC功放的高频驱动信号输入端连接；

和/或包括设置目标功率的输入装置，输入装置的输出端与控制器的目标功率输入端连接。

在本实施方式中，一个电极为单电极应用的电外科能量发生器，两个电极为双电极应用的电外科能量发生器。AC-DC转换器用于将市电转换为直流电压，包含整流桥电路。高压电源包括移相全桥DC/DC转换电路和整流滤波电路，输出电压大小受控制器输出的相角不同的PWM信号控制，输出的直流电压经DC-AC功放处理后为与直流电压成正比的高频电压，该高频电压通过手术电极加载到手术部位，作用于组织，然后经返回电极返回到功放，形成高频电流回路。DC-AC功放的作用是将低压高频信号转换成高压高频信号，通过在DC-AC功放高压输入端输入高压直流电压用于供电，该输出直流电压的大小决定了DC-AC功放输出高频高压信号的幅值大小。在DC-AC功放高频驱动信号输入端输入低压高频信号用作驱动信号，低压高频信号为数字信号，可为幅度为5V或者3.3V的TTL电平，其频率为几百kHz量级。低压高频信号由控制器产生，控制器可选用型号为XC3S100E-4VQG100C的FPGA。

在本实施方式中，DC-AC功放即是将低压高频信号转换成高压高频信号，DC-AC功放的输入包括低压高频驱动信号和供电的高压直流电压，直流电压的大小直接决定了功放输出高频高压信号的大小，控制器输出的低压高频信号决定了高频高压信号的频率，功放可选用APT8030JN，本领域技术人员可参考数据手册搭建电路，此处不再赘述。

在本实用新型的一种优选实施方式中，如图3所示，高压电源包括并联在高压电源输出端的第一电容，泄放和回收所述第一电容的存储能量的能量泄放与回收电路；

能量泄放与回收电路包括变压器、第一开关电路、第二开关电路、以及控制第一开关电路和第二开关电路断开或闭合的逻辑控制模块；

第一电容、变压器的初级线圈和第一开关电路构成了能量泄放回路，

能量泄放回路的结构为：第一电容的第一端与变压器初级线圈的非同名端连接，变压器初级线圈的同名端与第一开关电路的第一连接端连接，第一开关电路的第二连接端与地连接，第一开关电路的开关端与逻辑控制模块的泄放控制端连接；

第一电容、变压器的次级线圈和第二开关电路构成了能量回收回路，

能量回收回路的结构为：第一电容的第一端还与第二开关电路的第一连接端连接，第二开关电路的第二连接端与变压器次级线圈的同名端连接，变压器次级线圈的非同名端与地连接，第二开关电路的开关端与逻辑控制模块的回收控制端连接,所述第一电容的第二端与地连接；

在变压器次级线圈的同名端上还连接有一个或多个第二电容，第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端连接，第二电容的第二端与地连接；

和/或在所述第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端之间串接有一个或多个第一二极管，第一二极管的阳极与变压器次级线圈的同名端连接，第一二极管的阴极与第二电容的第一端连接；

和/或在第一电容的第一端与第二开关电路的第一连接端之间串接有一个或多个第二二极管，所述第二二极管的阴极与第一电容的第一端连接，第二二极管的阳极与第二开关电路的第一连接端连接。

在本实施方式中，第一开关电路、第二开关电路可选用电控开关、继电器、三极管、MOS管等开关元件之一或者任意组合实现。逻辑控制模块可包含多个比较器或者多个运算放大器，或者为单片机或者MCU,可通过单片机或MCU的I/O管脚输出高电平或低电平去控制第一开关电路和第二开关电路的断开和闭合。第二电容可选择容值较大的电容，为了增加第二电容的储能能力，可选择多个电容并联的形式。

在本实施方式中，第一二极管可选用肖特基二极管，为防止第一二极管击穿，可选择多个连接方向一致的二极管串联的形式。为防止第二二极管击穿，可选择多个连接方向一致的二极管串联的形式。

在本实用新型的一种优选实施方式中，如图3所示，第一开关电路包括第一MOS管，第一MOS管的漏极与变压器初级线圈的同名端连接，第一MOS管的源极与地连接，第一MOS管的栅极与逻辑控制模块的泄放控制端连接；

和/或第一开关电路还包括泄放限流电路，泄放限流电路包括设置在第一MOS管的栅极与逻辑控制模块的泄放控制端之间的第四运算放大器，串接在第一MOS管的源极与地之间的第三电阻；

第四运算放大器的正向输入端与逻辑控制模块的泄放控制端连接，第四运算放大器的负向输入端分别与第三电阻的第一端和第一MOS管的源极连接，第四运算放大器的输出端与第一MOS管的栅极连接；

和/或第二开关电路包括第二MOS管、第一电阻、第二电阻和第三MOS管；

第二MOS管的漏极与第一电容的第一端连接，第二MOS管的源极分别与变压器次级线圈的同名端和第一电阻的第一端连接，第二MOS管的栅极分别与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极与地连接，第三MOS管的栅极与逻辑控制模块的回收控制端连接。

在本实施方式中，第一MOS管为NMOS管。根据虚短原理，第三电阻的第一端的电压值与第四运算放大器正向输入端的电压值相等，若第四运算放大器正向输入端的电压值恒定，第一电容能量泄放回路将以恒定的电流泄放能量，因此，通过对第三电阻设置不同的阻值，可以实现对泄放电流不同极限值的设定。第二MOS管可为PMOS管，第三MOS管可为NMOS管，当控制模块的回收控制端输出高电平时，第三MOS管导通，第二电阻的第二端与地接通，第二MOS管导通，第二开关电路闭合，第一电容的能量回收电路接通。

在本实用新型的一种优选实施方式中，逻辑控制模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一参考电源和第二参考电源；

反馈电路的输出端与第一运算放大器的负向输入端连接，第一运算放大器的正向输入端与控制器的控制信号端连接；第一运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的负向输入端和第三运算放大器的正向输入端连接；

第二运算放大器的正向输入端与第一参考电源输出端连接，第二运算放大器的输出端与第一开关电路的开关端连接；

第三运算放大器的负向输入端与第二参考电源输出端连接，第三运算放大器的输出端与第二开关电路的开关端连接。

在本实施方式中，第一参考电源为低电压电源，输出电压小于0.5V，第二参考电源为较高电压电源，输出电压为4.0V左右，可选用对应的电压基准芯片或者电压基准芯片加精密电阻分压网络获得，4.0V电压基准芯片可选用REF2940AIDBZT，第一参考电源可通过1.2V基准电源芯片LM385D-1-2输出电压外加精密电阻分压网络获得，具体的电路结构本领域技术人员可从电源芯片的技术手册中获得。

在本实施方式中，控制器的控制信号端输出电压值为高压电源目标输出电压值的衰减值，且衰减倍数与反馈电路的衰减倍数一致。第一运算放大器为误差放大器，该误差放大器开环直流增益较大，其与比较器工作原理类似，其主要差别在于该误差放大器主要利用同相输入端与反相输入端虚短的原理，通过与PWM信号发生器构成的闭环系统。该误差放大器工作在放大状态，即稳定时，同相端与反向端电压相同，由于其开关增益较大，其输出电压往往位于0.8V～3.3V之间，具体数值决定了PWM控制器输出的占空比；当该误差放大器同相端和反相端电压差别较大时，此时该误差放大器等同于一个比较器，其输出值一般小于0.5V或大于4.0V，此时，将触发后面的能量泄放回路或者能量回收回路工作，储能电容放电或充电。

在本实施方式中，高压电源的工作原理为：

控制器的控制信号端的输出电压(控制信号)与高压电源输出端的直流电压经反馈电路衰减后的电压(简称反馈电压)进行比较：

当控制信号与反馈电压相差不大时：

第一运算放大器工作在稳定状态，输出电压往往位于0.8V～3.3V之间，第一运算放大器的输出电压的大小决定了PWM信号发生器的输出占空比，进而调节高压电源的输出电压大小，当高压电源的输出电压略高于目标值时，反馈回路的输出电压略大于控制器输出控制信号电压，第一运算放大器将他们的差值进行误差放大，第一运算放大器输出电压降低，进而导致PWM输出占空比降低，导致输出电压下降，反之，当输出电压略降低时，通过上述调整，使输出电压上升，通过上述的闭环调整，最终使输出电压保持在恒定值(该值等于控制器输出控制信号的电压值乘以反馈衰减倍数)。

当控制信号小于反馈电压时：

经第一运算放大器(即误差放大器A1)误差放大后输出电压VO，VO电压低于第一参考电源输出的电压VL(VL一般取值0.5V)时，PWM信号发生器输出信号的占空比为0，即PWM控制器输出处于关闭状态，同时VO与VL通过与第二运算放大器(即误差放大器A2)进行误差放大，输出一个大于0的电压，并通过由第四运算放大器A4构成的跟随器电路，打开第一MOS管Q1，此时，高压电源输出端的第一电容C1的储存能量通过变压器，第一MOS管Q1，第三电阻R3构成能量泄放回路，将第一电容C1上多余的能量快速泄放。同步地，第三运算放大器A3输出端输出低电平至第三MOS管Q3的栅极，第三MOS管Q3截止，第二MOS管Q2截止，第一电容C1的能量回收回路断开，变压器次级线圈截止。变压器的初级线圈等效于一个电感，泄放电流流过变压器初级绕组时，其能量被变压器的初级线圈储存起来，图3中，第三电阻R3与第一MOS管Q1、第四运算放大器A4构成恒流源电路，对流过变压器初级线圈的最大电流进行限制，防止电路损坏。

当控制信号大于反馈电压时：

经第一运算放大器(即误差放大器A1)放大后输出电压VO，VO电压高于第二参考电源输出电压VH(VH一般取值4.0V)时，PWM信号发生器输出信号的占空比最大，即高压电源输出端以最大的电流对第一电容C1进行充电，以使第一电容C1电压快速的上升。同时，VO与第一参考电源输出电压VL通过第二运算放大器(即误差放大器A2)进行误差放大，输出一个小于0V的电压，第四运算放大器A4输出低电平控制第二MOS管Q2截止关闭，此时变压器的初级线圈将产生反向电动势，反向电动势通过铁芯传递到次级线圈，并通过变压器次级线圈、第一二极管D1向第二电容C2充电，即将储存在变压器初级线圈中的能量转移到第二电容C2上，同时VO与VH通过第三运算放大器(即误差放大器A3)进行误差放大，第三运算放大器输出高电平控制第三MOS管Q3打开，进而通过第一电阻R5、第二电阻R4打开第二MOS管Q2，此时储存在第二电容C2上的能量通过第二MOS管Q2、第二二极管D2向第一电容C1充电，第一电容C1同时被高压电源和能量回收电路充电，上升速度得到极大的提高。

由于人体不同组织的阻抗不同，电极执行不同任务时的阻抗也不相同，如止血和切割阻抗不同。传感器对作用于组织的高频电压和电流进行采样，控制器计算出实时阻抗，控制器根据当前计算的阻抗值和医生预设的目标功率值等电参数，计算出在高压电源输出端应输出的目标电压值，并计算目标电压值经过与反馈电路相同的衰减倍数后的控制信号电压值，并将控制信号电压值通过内部的D/A转换通道输出至第一运算放大器正向输入端，与反馈电路的输出电压值做误差放大，并利用误差放大输出值控制高压电源的输出电压，进而控制加载在手术部位的高频电压电流，通过以上步骤的反复闭环调整，最终使输出的高频电压电流达到预期设定，满足临床效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。