专利名称：高频冲击波高压发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医疗器械技术领域。
背景技术：
在体外震波碎石机中，压电式冲击波源、液电式冲击波源、电磁式冲击波源和激光式冲击波源。都是利用高压电源内电容的放电产生冲击波，高压电源的最大幅度在7kV-25kV之间。冲击波的能量与电源输出电压的平方成正比，电源电压的稳定与否影响冲击波的能量，也直接影响碎石治疗的效果。大多数高压发生器采用传统的方式，即交流预稳压、调压器、50Hz工频隔离高压升压变压器和输出整流部分构成。由于其输出功率较大，整个系统比较笨重、效率低，而且，由于采用的是前级稳压，输出电压的稳定效果并不理想、充电电流不能控制。其高压放电开关也采用50Hz工频隔离高压升压变压器进行触发，触发时间不精确，触发变压器笨重、体积大、效率低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种输出电压连续可调节、体积小、效率高的带高频电子触发的高频冲击波高压发生器。
本实用新型的技术方案是该电路框图为
高频高压发生电路分别与启动控制电路、触发控制电路、整流滤波电路相连；高频电子触发电路与启动控制电路、触发控制电路、整流滤波电路相连。
该电路图为在高频高压发生电路中，集成电路U3的7脚通过电阻R5接5脚，5脚通过电容C2接地，6脚通过电阻R6接地，8脚通过电容C3接地，构成振荡电路，晶体管Q1、Q2接变压器T1初级，变压器T1次级输出经二极管D1、D2，电容C4、C5倍压整流得高压输出VH，同时，高压输出经取样电阻R1、R2与误差放大器U1的正输入端连接，误差放大器U1与电压设置电位器P1相连，误差放大器U1的输出端与光电偶合器U2的输入端相连，光电偶合器U2的另一输入端经电阻R3与地相连，光电偶合器U2的输出端与U3的2脚相连，电偶合器U2的另一输出端与地相连，晶体管Q1、Q2的发射极经电阻R8接地，同时经电阻R7与U3的10脚相连；在启动控制电路中，启动控制端ST经电阻R9与光电偶合器U4的输入端相连，U4的另一输入端接地，U4的输出端经二极管D3接U3的8脚，该输出端同时经二极管D4接集成电路U7的8脚；在触发控制电路中，TI与光电偶合器U5输入端相连，U5的另一输入端与地相连，光电偶合器U5的输出端与集成电路U6的4脚相连，另一输出端接地，U6的2脚与6脚相连后经电容C6接地，U6的4脚经电阻R10与2脚相连。U6的3脚通过二极管D5接U3的10脚，并通过电阻R11正电源，U6的7脚接U7的8脚；
在高频电子触发电路中，集成电路U7的7脚通过电阻R12接5脚，5脚通过电容C7接地，6脚通过电阻R13接地，8脚通过电容C8接地，构成振荡电路，晶体管Q3、Q4接变压器T2的初级，变压器T2次级输出经二管D6、D7，电容C9倍压输出得到触发输出TO，晶体管Q3、Q4的发射极经电阻R15接地，同时经电阻R14与U7的10脚相连；整流滤波电路接变压器T1、T2初级。
高压变压器T1和高压变压器T2均采用环型磁芯绕制而成。
本实用新型的有益效果是将大功率升压、调压、稳压和大功率电子触发集为一体；恒流充电、输出电压连续可调节、自动稳压，高可靠性设计；精确电子触发；体积小、易于安装和运输；高压传输的距离小，该高压发生器可直接安装在电容箱上，输入市电后可直接产生高压和触发电压。
图1是本实用新型的电路框图；图2是本实用新型的电路图；其中R是电阻、C是电容、D是二极管、Q是晶体管、T是变压器、U是集成电路、P是电位器、B是整流桥。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述市电整流滤波电路对交流220V市电直接进行整流、滤波，得到310V左右的直流电压，供高频高压发生电路和高频电子触发电路使用。高压发生电路将310V的直流电变换到所需的电压值，经恒流控制和稳压控制后输出高压VH，给碎石机上的高压电容器充电。高频电子触发电路产生触发电压TO，该电压使空气电离产生电弧，碎石机上高压电容器上的电荷电弧放电产生冲击波。触发控制电路控制高压发生电路和电子触发电路的时序，使高频高压发生电路和高频电子触发电路不能同时工作。启动控制电路控制高频高压发生器的工作和停止。
市电整流滤波由整流桥B1和滤波电容C1整组成。整流桥B1和电容C1对交流220V市电直接进行整流、滤波，得到310V左右的直流电压，供高频高压发生电路和高频电子触发电路使用。
高频高压发生电路由集成电路U1、U2、U3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，电位器P1，电容C2、C3、C4、C5，功率晶体管Q1、Q2，高压变压器T1和二极管D1、D2组成。集成电路U3，电阻R5、R6，电容C3产生高频振荡，振荡的输出驱动功率晶体管Q1、Q2，晶体管Q1、Q2交替导通，310V直流电压经功率开关管交替作用在高压变压器T1的初级线圈上，在初级线圈上产生310V的方波脉冲，在T1的次级线圈上产生的方波电压输出Vo的大小等于VO＝Vi·(n2/n1·τ/T)式中Vi---输入方波脉冲电压值τ---输入方波脉冲的宽度T---输入方波脉冲波的工作周期上式中的n1和n2分别是高压变压器的初级和次级的匝数。在保持输出脉冲周期T不变的条件下，输出电压的大小仅与输入电压Vi和脉冲宽度τ的乘积有关，如果输入电压的幅度保持不变，调节脉冲宽度可以改变输出电压的值，如果输入电压的幅度发生变化，改变脉冲宽度，使Vi与τ的乘积保持不变，则输出电压Vo保持恒定。高压变压器T1次级的输出经二极管D1、D2，电容C4、C5倍压整流后的到高电压输出VH。输出的高电压经取样电阻R1、R2取样后与电压设置电位器P1上的设置电压一起送入误差放大器U1，U1放大的结果经光电偶合器U2和R3、R4控制U3的9脚的电位，调节其输出脉冲的宽度。当输出电压VH达到设置值时，U3将继续输出窄脉冲，以使高频高压发生器输出的能量正好实时补充整流二极管、电容和取样电阻上的消耗，而保持输出电压稳定，同时也消除了充电停、起过程中产生的啸叫噪声和输出电压的波动。
高频高压发生电路的输出对高压电容进行充电时，由于采用升压变压器，输出负载电容折合阻抗到变压器原线圈的电容为变压器升压比的平方倍。在每次冲击波发生后再进行充电时，都将造成输出的接近短路状态，将使开关管和整流管过流而损坏，为了保护电路元件，脉宽调制电路采用逐个脉冲电流型关断方式。开关管导通时，开关管的电流将按指数上升，其上升的时间常数与负载电容上的电压有关，当负载电容上的电压较低时，其电流的时间导数值大，上升时间短，开关管的电流很快达到限定的设置的最大值，此时在电流取样电阻R8上产生的电压，经电阻R7送到U3的10脚，使开关管迅速关断，因此，在输出电容上的电压为低电压时，U3输出的脉冲宽度取决于开关管Q1、Q2的导通电流和输出电容的电压，高频高压发生电路工作在恒流方式。当输出电容上的电压上升到一定值时，晶体管的电流将达不到设置最大值，晶体管工作在最大的脉宽状态下，以最大的功率给输出电容充电。当输出电容上的电压上升到设定值时，晶体管脉宽变窄，高频高压发生电路对输出电压进行稳压。
高频高压发生电路受启动控制电路和触发控制电路的控制，当二极管D3的阴极为低电平或D5的阴极为高电平时，U3的振荡输出停止，高频高压发生电路无高压输出。当二极管D3的阴极为高电平时，且D5阴极低电平，U3的振荡输出工作，高频高压发生电路有高压输出，C3使电路软启动。
高频电子触发电路由集成电路U7，电阻R12、R13、R14、R15，电容C7、C8，C9，功率晶体管Q3、Q4，高压变压器T2和二极管D6、D7组成。集成电路U7，电阻R11、R12，电容C7产生高频振荡，振荡的输出驱动功率晶体管Q3、Q4，晶体管Q3、Q4交替导通，310V直流电压经功率开关管交替作用在高压变压器T2的初级线圈上，在初级线圈上产生310V的方波脉冲，在次级线圈上产生的高频高压输出。该输出高压经二极管D6、D7，电容C9的倍压升压后产生正的高频脉冲触发输出TO。触发输出采用在直流和交流迭加方式，可以容易的达到空气的电离电压，产生等离子电弧。电阻R14、R15起过流保护作用。
高频电子触发电路受启动控制电路和触发控制电路的控制，当二极管D4的阴极或U6的7脚为低电平时，C8为低电平，U7的振荡输出停止，高频电子触发电路无触发输出。当二极管D4的阴极B并且U6的7脚为高电平时，C8为高电平，U7的振荡输出工作，电子触发电路有触发输出。
触发控制电路由集成电路U5、U6，电阻R10、R11，电容C6二极管D5组成。集成电路U5，用于电气隔离，集成电路U6、电阻R10、电容C7产生窄脉冲，窄脉冲经U6的3脚通过D5H和R11控制U3，U6的7脚输出控制U7，使高压发生电路停止工作，同时使触发电路工作，窄脉冲过后，高压发生电路恢复工作，同时使触发电路停止工作。高频电子触发电路和高频高压发生电路分时工作，可以减小电源的输入功率，同时也对功率晶体管起保护作用。
启动控制电路由电阻R9、光电偶合器U4、二极管D3、D4组成。当电阻R9加高电平时，U4输出低电平，U3和U7的8脚为低电平，高压发生电路和电子触发电路停止工作；当电阻R9加低电平时，U4输出高电平，U3和U7的8脚为高电平，高压发生电路和电子触发电路开始工作。
高压变压器T1和高压变压器T2均采用环型磁芯绕制而成。该技术可以实现平面化的设计要求，同时也降低了电磁干扰。缩小了体积，减小了重量。
权利要求1.一种高频冲击波高压发生器，其特征是高频高压发生电路分别与启动控制电路、触发控制电路、整流滤波电路相连；高频电子触发电路与启动控制电路、触发控制电路、整流滤波电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种高频冲击波高压发生器，其特征是在高频高压发生电路中，集成电路U3的7脚通过电阻R5接5脚，5脚通过电容C2接地，6脚通过电阻R6接地，8脚通过电容C3接地，构成振荡电路，晶体管Q1、Q2接变压器T1初级，变压器T1次级输出经二极管D1、D2，电容C4、C5倍压整流得高压输出VH，同时，高压输出经取样电阻R1、R2与误差放大器U1的正输入端连接，误差放大器U1与电压设置电位器P1相连，误差放大器U1的输出端与光电偶合器U2的输入端相连，光电偶合器U2的另一输入端经电阻R3与地相连，光电偶合器U2的输出端与U3的2脚相连，电偶合器U2的另一输出端与地相连，晶体管Q1、Q2的发射极经电阻R8接地，同时经电阻R7与U3的10脚相连；在启动控制电路中，启动控制端ST经电阻R9与光电偶合器U4的输入端相连，U4的另一输入端接地，U4的输出端经二极管D3接U3的8脚，该输出端同时经二极管D4接集成电路U7的8脚；在触发控制电路中，TI与光电偶合器U5输入端相连，U5的另一输入端与地相连，光电偶合器U5的输出端与集成电路U6的4脚相连，另一输出端接地，U6的2脚与6脚相连后经电容C6接地，U6的4脚经电阻R10与2脚相连。U6的3脚通过二极管D5接U3的10脚，并通过电阻R11正电源，U6的7脚接U7的8脚；在高频电子触发电路中，集成电路U7的7脚通过电阻R12接5脚，5脚通过电容C7接地，6脚通过电阻R13接地，8脚通过电容C8接地，构成振荡电路，晶体管Q3、Q4接变压器T2的初级，变压器T2次级输出经二管D6、D7，电容C9倍压输出得到触发输出TO，晶体管Q3、Q4的发射极经电阻R1 5接地，同时经电阻R14与U7的10脚相连；整流滤波电路接变压器T1、T2初级。
3.根据权利要求1、2所述的一种高频冲击波高压发生器，其特征是高压变压器T1和高压变压器T2均采用环型磁芯绕制而成。
专利摘要一种高频冲击波高压发生器，属于医疗器械技术领域，其特征是高频高压发生电路分别与启动控制电路、触发控制电路、整流滤波电路相连；高频电子触发电路与启动控制电路、触发控制电路、整流滤波电路相连。其有益效果是将大功率升压、调压、稳压和大功率电子触发集为一体；恒流充电、输出电压连续可调节、自动稳压，高可靠性设计；精确电子触发；体积小、易于安装和运输；高压传输的距离小，该高压发生器可直接安装在电容箱上，输入市电后可直接产生高压和触发电压。
文档编号H02M3/24GK2661112SQ200320112920
公开日2004年12月8日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者孙大军, 单纯玉 申请人:孙大军, 单纯玉