应用于HIFU设备的功率放大器及其温度补偿方法与流程

本发明涉及高强聚焦超声(HIFU，High Intensity Focused Ultrasound)技术领域，具体涉及一种应用于HIFU设备的功率放大器及其温度补偿方法。

背景技术：

高强聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)技术被认为是21世纪无创治疗肿瘤的新技术，已被成功地用于临床“消融”多种肿瘤。其机制是通过换能器把功率放大器提供的电能量转换为超声波束聚并集于靶区，使靶区组织的温度在短时间内达到65°以上，使得肿瘤细胞变性、坏死，从而达到热消融治疗肿瘤的目的。靶区温度是由聚焦靶区的能量大小和作用时间长短导致的。

由于HIFU技术是将功率放大器提供的电能量转换为转换为超声波的应用，因此，功率放大器的性能影响着HIFU技术应用的性能，同时，功率放大器也是HIFU设备的主要功耗部件之一，功率放大器在运行工作中会产生大量的热量，严重影响着功率放大器的静态工作点和稳定性，然而，目前并没有很好地解决方案能够实现对HIFU设备的功率放大器的温度补偿。

技术实现要素：

本发明提供一种应用于HIFU设备的功率放大器及其温度补偿方法，用于实现对功率放大器的温度补偿。

本发明第一方面提供一种应用于HIFU设备的功率放大器，包括：

上述功率放大器包括：

由场效应管构建，且用于对输入信号进行放大的功率放大模块；

以及，用于检测上述功率放大模块的场效应管的温度的温度检测模块；

以及，分别与上述功率放大模块、上述温度检测模块电气连接的控制模块，上述控制模块基于单片机构建；

上述控制模块用于：基于上述温度检测模块检测到的温度和预设的温度-栅极电压对应关系曲线，将上述场效应管的栅极电压调整为与上述温度检测模块检测到的温度对应的栅极电压。

基于本发明第一方面，在第一种可能的实现方式中，上述功率放大器还包括：补偿二极管，上述补偿二极管的正极与上述控制模块电气连接，上述补偿二极管的负极与上述功率放大模块的场效应管的栅极电气连接。

基于本发明第一方面，或者本发明第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述功率放大器还包括：显示模块；

上述控制模块还用于：通过上述显示模块输出显示上述温度检测模块检测到的温度。

基于本发明第一方面，或者本发明第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述功率放大器还包括：

电流检测模块，用于检测上述功率放大器中的各相的输入电流；

上述控制模块还用于：当上述电流检测模块检测出上述功率放大器中的任一相的输入电流超过预设的门限电流时，断开上述功率放大器的供电电源。

本发明第二方面提供一种温度补偿方法，应用于HIFU设备的功率放大器中，其中，上述功率放大器的功率放大模块由场效应管构建，上述功率放大模块用于对输入信号进行放大，上述温度补偿方法包括：

检测上述功率放大模块的场效应管的温度；

基于检测到的上述温度和预设的温度-栅极电压对应关系曲线，将上述场效应管的栅极电压调整为与当前检测到的温度对应的栅极电压。

基于本发明第二方面，在第一种可能的实现方式中，上述检测上述功率放大模块的场效应管的温度，之后还包括：

实时显示检测到的上述温度。

基于本发明第二方面，或者本发明第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述方法还包括：

检测上述功率放大器中的各相的输入电流；

当检测出上述功率放大器中的任一相的输入电流超过预设的门限电流时，断开上述功率放大器的供电电源。

由上可见，本发明中预先拟合功率放大模块的场效应管的温度-栅极电压对应关系曲线，并在功率放大器中增加基于单片机构建的控制模块以及用于检测功率放大模块的场效应管的温度的温度检测模块，基于该温度检测模块检测到的温度和该温度-栅极电压对应关系曲线，调整功率放大模块的场效应管的栅极电压，以此抵消由于温度变化导致的该场效应管静态工作点的漂移，实现了对该场效应管的温度补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明提供的应用于HIFU设备的功率放大器一实施例结构示意图；

图2为本发明提供的应用于HIFU设备的功率放大器另一实施例结构示意图；

图3为本发明提供的功率放大器的温度补偿方法一实施例流程示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例一

本发明实施例中对一种应用于HIFU设备的功率放大器进行描述，请参见图1，本发明实施例中的功率放大器包括：

由场效应管构建，且用于对输入信号进行放大的功率放大模块11；

以及，用于检测功率放大模块11的场效应管的温度的温度检测模块12；

以及，分别与功率放大模块11、温度检测模块12电气连接的控制模块13，控制模块13基于单片机构建；

控制模块13用于：基于温度检测模块12检测到的温度和预设的温度-栅极电压对应关系曲线，将功率放大模块11的场效应管的栅极电压调整为与温度检测模块12检测到的温度对应的栅极电压。

本发明实施例中，可事先拟合上述场效应管的静态工作点随温度变化的第一曲线和上述场效应管的增益随温度变化的第二曲线，基于该第一曲线和第二曲线拟合出温度-栅极电压对应关系曲线，其中，该温度-栅极电压对应关系曲线指示：在保证上述场效应管的静态工作点稳定在一允许浮动范围内的前提下，上述场效应管处于不同温度时对应的栅极电压。

可选的，在图1所示实施例的基础上，如图2所示，功率放大器还包括：补偿二极管14，补偿二极管14的正极与控制模块13电气连接，补偿二极管14的负极与功率放大模块11的场效应管的栅极电气连接。其中，补偿二极管14是一种 压降随着温度变化反向变化的二极管，能够粗略调节功率放大模块11的场效应管的栅极电气。

可选的，在图1或图2所示功率放大器的基础上，本发明实施例中的功率放大器还包括：显示模块；控制模块13还用于：通过上述显示模块输出显示温度检测模块12检测到的上述功率放大器的工作温度。当然，控制模块13也可以通过上述显示模块显示用户交互界面和其它参数信息，以便于通过可视界面监控和调整功率放大器的工作状态。

可选的，本发明实施例中的功率放大器还提供过流保护功能，具体的，功率放大器还包括：电流检测模块，用于检测上述功率放大器中的各相的输入电流；控制模块13还用于：当上述电流检测模块检测出上述功率放大器中的任一相的输入电流超过预设的门限电流时，断开上述功率放大器的供电电源。具体地，本发明实施例中，控制模块13通过控制电源管理芯片实现对上述功率放大器的供电电源的打开和关闭。

由上可见，本发明中预先拟合功率放大模块的场效应管的温度-栅极电压对应关系曲线，并在功率放大器中增加基于单片机构建的控制模块以及用于检测功率放大模块的场效应管的温度的温度检测模块，基于该温度检测模块检测到的温度和该温度-栅极电压对应关系曲线，调整功率放大模块的场效应管的栅极电压，以此抵消由于温度变化导致的该场效应管静态工作点的漂移，实现了对该场效应管的温度补偿。

实施例二

本发明实施例还提供一种温度补偿方法，应用于HIFU设备的功率放大器中，其中，上述功率放大器的功率放大模块由场效应管构建，上述功率放大模块用于对输入信号进行放大，如图3所示，本发明实施例中的温度补偿方法包括：

步骤301，检测上述功率放大模块的场效应管的温度；

具体地，本发明实施例可通过温度传感器检测上述功率放大模块的场效应管的温度。

步骤302、基于检测到的上述温度和预设的温度-栅极电压对应关系曲线，将上述场效应管的栅极电压调整为与当前检测到的温度对应的栅极电压；

本发明实施例中，可事先拟合上述场效应管的静态工作点随温度变化的第一曲线和上述场效应管的增益随温度变化的第二曲线，基于该第一曲线和第二曲线拟合出温度-栅极电压对应关系曲线，其中，该温度-栅极电压对应关系曲线指示：在保证上述场效应管的静态工作点稳定在一允许浮动范围内的前提下，上述场效应管处于不同温度时对应的栅极电压。

本发明实施例中在功率放大器中增加单片机以进行控制，单片机基于步骤301检测上述功率放大模块的场效应管的温度和预设的温度-栅极电压对应关系曲线，将上述场效应管的栅极电压调整为与当前检测到的温度对应的栅极电压，以使得上述场效应管的静态工作点稳定在一允许浮动范围内。

可选的，当步骤301之后，实时显示检测到的上述场效应管的温度，以便于通过可视界面监控和调整功率放大器的工作状态。

可选的，本发明实施例中的功率放大器还提供过流保护功能，具体的，检测上述功率放大器中的各相的输入电流；当检测出上述功率放大器中的任一相的输入电流超过预设的门限电流时，断开上述功率放大器的供电电源。

需要说明的是，本发明实施例中的功率放大器可以如实施例一中的功率放大器。

由上可见，本发明中预先拟合功率放大模块的场效应管的温度-栅极电压对应关系曲线，并在功率放大器中增加基于单片机构建的控制模块以及用于检测功率放大模块的场效应管的温度的温度检测模块，基于该温度检测模块检测 到的温度和该温度-栅极电压对应关系曲线，调整功率放大模块的场效应管的栅极电压，以此抵消由于温度变化导致的该场效应管静态工作点的漂移，实现了对该场效应管的温度补偿。

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。

以上为对本发明所提供的及一种应用于HIFU设备的功率放大器及其温度补偿方法的描述，对于本领域的一般技术人员，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。