专利名称：充磁装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种充磁装置，特别关于一种可提高储能组件的寿命，并可减少能量损耗而提高效率的充磁装置。
背景技术：
标靶治疗是在体内注入一标靶药物，使其针对特定的细胞进行攻击而达到治疗的效果。然而，注入身体内的标靶药物易分散于体内，导致标靶治疗的功效降低。另外，药物的分散亦对患者产生很大的副作用，造成患者另一种伤害。为了改善标靶治疗的效果，磁导引
控制系统结合标靶治疗的方式因应而生。磁导引控制系统利用一磁场产生装置产生磁力，以导引具磁性的标靶药物至一特定区域，以对某一疾病进行有效的治疗。请参照图I所示，其是一种公知的充磁装置I的电路示意图。其中，充磁装置I可控制一磁场产生装置产生磁场，以导引磁性粒子或磁性药物至一特定位置，以对某一疾病进行有效的治疗。充磁装置I包括一直流电压供应单元11、一储能组件12、一能量泄放单元13、三个全桥转换单元141 143以及一电流回授单元15。直流电压供应单元11产生至少一个激磁讯号ES以分别使磁场产生装置的线圈TA> TB、T。产生磁场，以操控磁性粒子或磁性药物。储能组件12与直流电压供应单元11电性连接，并储存线圈TA、TB、TC去磁时所产生的能量E。能量泄放单元13与直流电压供应单元11及储能组件12电性连接，并消除线圈TA、TB、Tc去磁时所产生的能量E。全桥转换单元141 143分别与直流电压供应单元11、储能组件12、能量泄放单元13及线圈ΤΑ、ΤΒ、Τ。电性连接。其中，全桥转换单元141 143不可同时间切换，须一相的线圈去磁并将其去磁能量E消除后，另一相的线圈才可进行激磁。另外，各全桥转换单元141 143分别具有四个开关SI S4。在图I中，只标示与线圈Ta连接的开关SI S4。另外，电流回授单元15分别感测流经线圈TA、TB、Tc的电流，并分别输出一控制讯号DS，以分别控制全桥转换单元141 143的开关SI S4导通或截止，并可分别对线圈TA、TB、Tc激磁或去磁，以达到导引并控制磁性粒子或磁性药物至特定位置的目的。然而，如图所示，以线圈Ta去磁为例，当激磁讯号ES为低电平时，控制讯号DS控制全桥转换单元141的开关S2、S3导通及开关S1、S4截止，以消除去磁时所产生的能量E。此时，线圈Ta去磁时产生的能量E将通过开关S2、S3回流至储能组件12及能量泄放单元13，导致储能组件12两端的端电压上升并超过储能组件12的额定电压，因此，容易造成储能组件12的寿命降低。另外，公知的能量泄放单元13因无被动式去磁功能，故需与直流电压供应单元11同步。换言之，需某一个线圈的激磁讯号ES为低电平时，同时能量泄放单元13作动以吸收所述线圈去磁时所产生的能量E后，才可激磁另一个线圈。例如，须在线圈Ta去磁且能量泄放单元13吸收线圈Ta去磁时所产生的能量E后，直流电压供应单元11再输出另一个激磁讯号ES，以对另一个线圈Tb激磁，于此，将造成能量E损耗于能量泄放单元13而降低充磁装置I的效率。
因此，如何提供一种充磁装置，可提高储能组件的寿命，并可减少能量损耗而提高效率，已成为重要课题的一。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提闻储能组件的寿命，并可减少能量损耗而提闻效率的充磁装置。本发明可采用以下技术方案来实现的。本发明的一种充磁装置包括一电源供应单元、一储能组件以及一电压箝位单元。电源供应单元产生至少一个激磁讯号，以激磁一磁场产生装置的至少一个线圈。储能组件与电源供应单元电性连接。电压箝位单元与电源供应单元及储能组件电性连接，并具有一箝位电压，箝位电压的电平高于激磁讯号的电压电平，且低于储能组件的额定电压，其中，当激磁讯号为低电平时，电压箝位单元控制储能组件的两端电压电平小于或等于箝位电压的电平。 在一实施例中，电源供应单元包含一定电压电源供应器或一定电压限电流电源供应器。在一实施例中，当激磁讯号为低电平时，线圈去磁产生的能量输入储能组件。在一实施例中，当激磁讯号为低电平后，电压箝位单元依据储能组件的两端电压控制其内部开关，以控制储能组件的两端电压的电平小于或等于箝位电压的电平。在一实施例中，激磁讯号包含直流讯号或脉冲讯号。在一实施例中，激磁讯号包含一过驱动电流讯号。在一实施例中，过驱动电流讯号与激磁讯号相同相位或相反相位。在一实施例中，当线圈的数量是多数个时，电源供应单元输出多个激磁讯号以分别激磁所述线圈。在一实施例中，所述激磁讯号部分重迭。在一实施例中，充磁装置还包括至少一个全桥转换单元，其与线圈、电源供应单元、电压箝位单元及储能组件电性连接，全桥转换单元与线圈对应设置。在一实施例中，充磁装置还包括一控制单元，其与全桥转换单元电性连接，控制单元控制全桥转换单元动作，以使激磁讯号激磁线圈或使线圈去磁。在一实施例中，充磁装置还包括一电流回授单元，其感测线圈的电流以控制全桥转换单元动作，以使激磁讯号激磁线圈或使线圈去磁。承上所述，因本发明的一种充磁装置的电压箝位单元具有一箝位电压，而箝位电压的电平高于电源供应单元输出的激磁讯号的电压电平，借此，可使电压箝位单元具有被动式去磁的功能，故可将某一个线圈去磁时所产生的能量，用以对另一个线圈激磁，如此，不会造成去磁能量损耗于电压箝位单元而可提高充磁装置的效率。另外，箝位电压的电平低于储能组件的额定电压，且当激磁讯号为低电平时，电压箝位单元可控制储能组件的两端电压电平小于或等于箝位电压的电平，借此，可使储能组件的两端电压被电压箝位单元所箝制，因此，储能组件两端的端电压不会超过其额定电压，故本发明的充磁装置也可提高储能组件的使用寿命。
图I是公知一种充磁装置的电路示意图；图2A及图2B分别是本发明优选实施例的一种充磁装置的电路示意图；图3A至图3F分别是流经线圈的电流讯号的波形示意图；图4A是充磁装置的电路示意图；图4B是激磁讯号的波形示意图；以及图5是本发明另一个优选实施例的充磁装置的电路示意图。主要元件符号说明
I、2、3:充磁装置11 :直流电压供应单元12、22、32 :储能组件13 :能量泄放单元141 143、24A、24B、24C、34A、34B、34C :全桥转换单元15、35:电流回授单元21、31:电源供应单元23,33 电压箝位单元25 :控制单元DS :控制讯号E :能量ES:激磁讯号I1^ 12、iL、iTA、iTB、iTC 电流Ip 电流峰值R:区域SI S4 :开关时间TA、TB、Tc:线圈TS 电流追踪讯号Vc:箝位电压
具体实施例方式以下将参照相关图式，说明依本发明优选实施例的一种充磁装置，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。请参照图2A及图2B所示，其分别是本发明优选实施例的一种充磁装置2的电路示意图。充磁装置2例如可应用于磁导引控制系统的磁场产生装置的激磁与去磁，而磁导引控制装置例如可应用于医疗上的标靶治疗、心血管治疗、医用微型机具导引、手术用导管方位导引等领域。其中，充磁装置2可控制磁场产生装置的线圈产生磁场，以导引一磁性粒子、一医用导管、一医用机具(微型机具)或上述的任意组合。而磁性粒子例如可以是奈米磁性粒子、奈米磁性药物等。于此，并不加以限制。充磁装置2与磁场产生装置配合应用，磁场产生装置具有至少一个线圈，于此，以具有三组线圈TA、TB、TC为例。另外，充磁装置2包括一电源供应单元21、一储能组件22以及一电压箝位单元23。电源供应单元21产生至少一个激磁讯号ES，以激磁线圈TA、TB、Tc。于此，电源供应单元21可输出多个激磁讯号ES，以分别激磁所述线圈TA、TB、TC。其中，激磁讯号ES是一电流讯号。而流经线圈TA、TB、Tc的电流讯号可包含如图3A的直流讯号，或为图3B的脉冲讯号。当电源供应单元21输出激磁讯号ES时，可分别控制线圈TA、TB、TC产生磁场，以导引及控制例如一磁性粒子移动。另外，当激磁讯号ES为低电平时，线圈TA、TB、Tc去磁。其中，电源供应单元21可包含一定电压电源供应器或一定电压限电流电源供应器，于此，以定电压限电流电源供应器为例。其中，定电压限电流电源供应器的目的是，当流过线圈ΤΑ、TB、Tc的电流上升至定电压限电流电源供应器所设定的最大的电流值时，定电压限电流电源供应器的输出是固定电流，借此，可使磁性粒子所感应的磁力具有线性关系，以利磁场产生装置操控磁性粒子。储能组件22与电源供应单元21电性连接。储能组件22储存线圈TA、TB、Tc因激 磁讯号ES为低电平(去磁)时所产生的能量E。于此，储能组件22可以是一电容器。电压箝位单元23与电源供应单元21及储能组件22电性连接，并具有一箝位电压Vc,且箝位电压\的电平低于储能组件22的额定电压。其中，电压箝位单元23可以是一定电压直流电子负载。而电子负载可依据输入的电压电平控制内部功率开关(例如功率晶体管)的导通量，使多余的能量被电子负载的内部负载所消耗。另外，箝位电压V。的电平高于电源供应单元21所设定的电压电平，使得电压箝位单元23具有被动式去磁的功能，因此，电压箝位单元23与电源供应单元21之间不需同步动作。换言之，可于某一线圈未去磁之前，电源供应单元21再输出另一个激磁讯号ES，以对另一个线圈同时进行激磁动作。例如线圈Ta未去磁时，另一个线圈Tb可同时激磁，因此，当线圈Ta的激磁讯号ES为低电平而去磁时，可使去磁能量E输入线圈TB，以激磁线圈Tb，如此，将不会造成能量E损耗于电压箝位单元23而提高充磁装置2的效率。另外，充磁装置2包括有全桥转换单元24A、24B、24C，其分别与线圈TA、TB、TC、电源供应单元21、电压箝位单元23及储能组件22电性连接，全桥转换单元24A、24B、24C与线圈TA、TB、T。对应设置。其中，全桥转换单元24A、24B、24C分别具有四个开关SI S4，控制单元25可分别控制所述开关SI S4的导通与截止，以使线圈TA、TB、T。激磁或去磁。在图2A及图2B中，只标示与线圈Ta连接的开关的编号SI S4。此外，充磁装置2还可包括一控制单元25，控制单元25与全桥转换单元24A、24B、24C电性连接。控制单元25可分别控制全桥转换单元24A、24B、24C动作，以使激磁讯号ES分别激磁线圈TA、TB、Tc或使线圈TA、TB、Tc分别去磁。请再参照图2A及图2B所示，以分别说明本发明的充磁装置2如何对线圈TA、TB、
Tc激磁与去磁。如图2A所示，当控制单元25输出的一控制讯号DS控制线圈Ta对应的全桥转换单元24A的开关SI与S4导通时，电源供应单元21输出定电压的激磁讯号ES流经开关SI、线圈Ta及开关S4，以对线圈Ta激磁，此时，以定电压激磁线圈TA。当线圈Ta的激磁电流上升至电源供应单元21(于此，为定电压限电流电源供应器)所设定的最大的电流值时，电源供应单元21以定电流输出，以利磁性粒子的操控。其中，控制讯号DS可以是脉宽调变(PulseWidth Modulation, PWM)讯号。特别说明的是，如图3C至图3F所示，当激磁讯号ES对线圈TA、TB、TC激磁时，流经线圈TA、Tb> Tc的电流讯号包含有一过驱动电流(over-drive current)讯号,如图3C至图3F的区域R所示。过驱动电流讯号可增加磁性粒子导引的可控制性。另外，过驱动电流讯号可与激磁讯号ES相同相位或相反相位，于此，并不加以限制。其中，电源供应单元21可输出正向或负向电流脉冲的激磁讯号ES，并可具有正向并流经线圈TA、Tb、Tc的过驱动电流(如图3E所示)，以克服磁性粒子的静摩擦力而移动。另外，激磁讯号ES并可具有负向并流经线圈TA、TB、TC的过驱动电流(如图3F所示)，以控制磁性粒子瞬间减速而定位。又如图3C及图3D所示，流经线圈TA、TB、Tc的过驱动电流是可控制的电流讯号，其中，可控制的部份是正向过驱动电流I1、正向过驱动电流时间T1、负向过驱动电流I2、负向过驱动电流时间T2、电流峰值Ip与激磁(导通)时间T。因此，使用者可通过上述的过驱动电流方式，并依实际需求控制磁性粒子，以克服磁性粒子的静摩擦力而移动，并可控制磁性粒子瞬间减速而定位。 请再参照图2B所示，当激磁讯号ES为低电平时，全桥转换单元24A的开关SI与S4截止，而开关S2与S3导通，线圈Ta去磁并通过开关S2与S3将能量E释放至储能组件22。其中，电压箝位单元23依据储能组件22两端的电压来控制电压箝位单元23动作。当储能组件22因能量E而充电，使得其两端的电压上升至与电压箝位单元23的箝位电压\相等时，电压箝位单元23可控制电压箝位单元23的内部开关导通，能量E将释放至电压箝位单元23而可被电压箝位单元23所吸收，使储能组件22的两端电压下降而箝制于箝位电压\。因此，当电源供应单元21输出的激磁讯号ES为低电平时，由于储能组件22的两端电压被电压箝位单元23所箝制，故电压箝位单元23可控制储能组件22的两端电压电平小于或等于箝位电压\的电平，并使储能组件22的两端电压低于储能组件22的额定电压而可提升储能组件22的寿命。另外，请同时参照图4A及图4B所示，电源供应单元21可输出多个激磁讯号ES，以分别激磁线圈ΤΑ、ΤΒ、Τ。，且流经线圈TA、TB、TC的驱动电流可部分重迭(如图4B的斜线所示)，而重迭的时间可因需求而加以调整的。换言之，当线圈Ta激磁时，另一相的线圈Tb可同时进行激磁。而当线圈Ta去磁时，去磁的能量E可提供给线圈Tb激磁，以同时对线圈Tb进行激磁的动作。因此，如图4A所示，线圈Ta去磁所产生的能量E不会消耗在电压箝位单元23上，故可减少能量损耗而达到节能的效果，并可提高充磁装置2的效率。同样的，当线圈Tb激磁时，另一相的线圈Tc可同时进行激磁动作。而当线圈Tb去磁时，去磁的能量也可提供给线圈T。，以同时对线圈T。进行激磁动作。因此，充磁装置2可同时控制全桥转换单元24A、24B、24C，以同时对线圈Ta或Tb或Tc激磁或去磁。请参照图5所示，其是本发明另一个优选实施例的充磁装置3的电路示意图。充磁装置3包括一电源供应单元31、一储能组件32、以及一电压箝位单元33。另夕卜，充磁装置3还可包括一全桥转换单元34A、34B、34C。充磁装置3与上一实施例的充磁装置2主要的不同在于，充磁装置3的电源供应单元31是一定电压电源供应器(无限电流)。另外，充磁装置3还可包括一电流回授单元35，电流回授单元35分别感测流经线圈TA、TB、TC的电流，以控制全桥转换单元34A、34B、34C动作，以使激磁讯号ES激磁线圈TA、TB、TC或使线圈TA、TB、TC去磁。充磁装置3利用电流回授单元35侦测流经线圈TA、TB、Tc的电流，并输出一电压讯号(图未显示)，此电压讯号与一电流追踪讯号TS比较后，可产生一驱动全桥转换单元34A的脉宽调变控制讯号DS，以控制全桥转换单元34A的开关SI S4的导通与截止。其中，电流追踪讯号TS可以是一脉冲讯号。此外，充磁装置3其它组件的技术特征可参照充磁装置2的相同组件，于此不再赘述。综上所述，因依据本发明的一种充磁装置的电压箝位单元具有一箝位电压，而箝位电压的电平高于电源供应单元输出的激磁讯号的电压电平，借此，可使电压箝位单元具有被动式去磁的功能，故可将某一个线圈去磁时所产生的能量，用以对另一个线圈激磁，如此，不会造成去磁能量损耗于电压箝位单元而可提高充磁装置的效率。另外，箝位电压的电平低于储能组件的额定电压，且当激磁讯号为低电平时，电压箝位单元可控制储能组件的两端电压电平小于或等于箝位电压的电平，借此，可使储能组件的两端电压被电压箝位单元所箝制，因此，储能组件两端的端电压不会超过其额定电压，故本发明的充磁装置也可提 高储能组件的使用寿命。以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种充磁装置，与一磁场产生装置配合应用，所述磁场产生装置具有至少ー个线圈，其特征在于，所述充磁装置包括 ー电源供应单元，产生至少ー个激磁讯号，以激磁所述线圈； 一储能组件，与所述电源供应单元电性连接；以及 ー电压箝位单元，与所述电源供应单元及所述储能组件电性连接，并具有ー箝位电压，所述箝位电压的电平高于所述激磁讯号的电压电平，且低于所述储能组件的额定电压，其中，当所述激磁讯号为低电平时，所述电压箝位单元控制所述储能组件的两端电压电平小于或等于所述箝位电压的电平。
2.根据权利要求I所述的充磁装置，其特征在于，所述电源供应单元包含一定电压电源供应器或一定电压限电流电源供应器。
3.根据权利要求I所述的充磁装置，其特征在干，当所述激磁讯号为低电平时，所述线圈去磁产生的能量输入所述储能组件。
4.根据权利要求I所述的充磁装置，其特征在干，当所述激磁讯号为低电平后，所述电压箝位単元依据所述储能组件的两端电压控制其内部开关，以控制所述储能组件的两端电压的电平小于或等于所述箝位电压的电平。
5.根据权利要求I所述的充磁装置，其特征在于，所述激磁讯号包含直流讯号或脉冲讯号。
6.根据权利要求I所述的充磁装置，其特征在于，所述激磁讯号包含一过驱动电流讯号。
7.根据权利要求6所述的充磁装置，其特征在于，所述过驱动电流讯号与所述激磁讯号相同相位或相反相位。
8.根据权利要求I所述的充磁装置，其特征在于，当所述线圈的数量为多数个时，所述电源供应单元输出多个激磁讯号以分别激磁所述线圏。
9.根据权利要求8所述的充磁装置，其特征在于，所述激磁讯号可部分重迭。
10.根据权利要求I所述的充磁装置，其特征在于，还包括 至少ー个全桥转换単元，与所述线圈、所述电源供应单元，所述电压箝位单元及所述储能组件电性连接，所述全桥转换单元与所述线圈对应设置。
11.根据权利要求10所述的充磁装置，其特征在于，还包括 一控制单元，与所述全桥转换单元电性连接，所述控制单元控制所述全桥转换单元动作，以使所述激磁讯号激磁所述线圈或使所述线圈去磁。
12.根据权利要求10所述的充磁装置，其特征在于，还包括 ー电流回授单元，感测所述线圈的电流以控制所述全桥转换单元动作，以使所述激磁讯号激磁所述线圈或使所述线圈去磁。
全文摘要
一种充磁装置包括一电源供应单元、一储能组件以及一电压箝位单元。电源供应单元产生至少一个激磁讯号，以激磁一磁场产生装置的至少一个线圈。储能组件与电源供应单元电性连接。电压箝位单元与电源供应单元及储能组件电性连接，并具有一箝位电压，箝位电压的电平高于激磁讯号的电压电平，且低于储能组件的额定电压，其中，当激磁讯号为低电平时，电压箝位单元控制储能组件的两端电压电平小于或等于箝位电压的电平。本发明可通过电压箝制单元提高储能组件的寿命，并可减少能量损耗而提高效率。
文档编号H01F13/00GK102842402SQ20111023441
公开日2012年12月26日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年6月24日
发明者林瑞礼, 艾祖华, 刘家旗 申请人:成功大学, 台达电子工业股份有限公司