一种高压脉冲发生器及用于其的通信方法与流程

本发明涉及高压脉冲发生器技术领域，具体涉及一种高压脉冲发生器及用于其的通信方法。

背景技术：

高压脉冲技术指的是把能量经过相对长时间的存储后，在极端时间内快速释放，从而产生高压脉冲。储能电容、电压控制电路是高压脉冲发生器的必要部件，其他电路对储能电容实现较长时间的储能之后，电压控制电路控制储能电容放电以得到电压脉冲。一个电压控制电路通常由若干可控开关(例如mosfet)形成h桥等形式的控制电路，这些可控开关由该电压控制电路所对应的子控制器控制。高压脉冲发生器通常还会包括一个总控制器，与子控制器实时通信，用于从总体上控制高压发生器产生预定高压脉冲。子控制器从总控制器获取相关数据(例如，包括载波信号数据、储能电容的电压、启/停指令、复位指令、脉冲频率、脉冲个数、脉冲极性等)，并根据该相关数据控制其所对应的电压控制电路按照指定参数放电。

现有总控制器与子控制器之间进行实时数据通信的方法，可以有三种。方法一、总控制器与子控制器之间采用一条传输线路，当有数据需要传输时，便采用该线路传输。这种方法常常容易出现数据冲突的问题，例如，当有两种数据需要同时占用线路进行传输时，必须忽略其中一种数据(这会丢失关键数据而造成故障)，或者两种数据中的一者延迟发送(由于高压脉冲发送器对实时性要求特别高，这种延迟会导致最终的脉冲波形不理想)。方法二、总控制器与子控制器之间采用一条传输线路，定时向子控制器发送所有数据。由于总控制器与子控制器之间所需传输的数据种类较多，但是高压发生器的控制系统对于不同种类数据的实时性要求不同，方法二的数据通信方式会导致实时性要求较高的数据传输速度太慢，从而导致最终的脉冲波形不理想。方法三、总控制器与子控制器之间采用多条传输线路，通过多条线路传输数据。这种方法需要在总控制器与子控制器之间维护多条传输线路，占用控制器引脚资源，且每条线路均要保证其传输可靠性，成本较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种高压脉冲发生器及用于其的通信方法，以解决现有技术容易出现数据冲突、实时性要求较高的数据传输速度较慢、占用控制器引脚资源、成本高的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种用于高压脉冲发生器的通信方法，所述高压脉冲发生器包括总控制器和子控制器；所述总控制器与所述子控制器之间传输的数据至少包括第一类数据和第二类数据，且所述第二类数据包括至少两种，高压脉冲发生器对所述第一类数据的实时性要求高于所述第二类数据；所述方法包括：本次发送第一类数据时，发送部分种类第二类数据；下一次发送第一类数据时，发送另一部分种类第二类数据；循环执行该步骤，直至所有种类的第二类数据发送完毕。

可选地，每次发送第一类数据时，发送所有种类的第一类数据。

可选地，每次发送第一类数据时，发送部分种类的第一类数据；并且，所有种类的第一类数据发送完所需的发送次数m小于所有种类的第二类数据发送完所需的发送次数n；在所有种类的第二数据发送完毕前，所有种类的第一类数据已发送完毕。

可选地，每次发送时，将待发送的第一类数据、第二类数据组合成数据包发送。

可选地，所述高压脉冲发生器包括至少两个充放电控制电路，每个充放电控制电路对应设置有一个子控制器；所述数据包还包括子控制器的标识。

可选地，所述第一类数据包括以下至少一者：调制波、电容电压、启停指令、复位指令。

可选地，所述第二类数据包括以下至少一者：脉冲频率、脉冲个数、脉冲极性。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种高压脉冲发生器的通信方法，所述高压脉冲发生器包括总控制器和子控制器；所述总控制器与所述子控制器之间传输的数据至少包括第一类数据和第二类数据，且所述第二类数据包括至少两种，高压脉冲发生器对所述第一类数据的实时性要求高于所述第二类数据；所述方法包括：本次接收第一类数据时，接收部分种类第二类数据；下一次接收第一类数据时，接收另一部分种类第二类数据；循环执行该步骤，直至所有种类的第二类数据接收完毕。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种控制器，用于执行第一方面、第二方面或者其任意一种可选实施方式所述的通信方法。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种采用上述通信方法的高压脉冲发生器，包括：总控制器和子控制器，二者通信连接；所述总控制器用于从总体上控制高压发生器产生预定高压脉冲，所述子控制器用于从总控制器获取数据，并根据所述数据控制对应的电压控制电路按照所述数据指定的参数放电；变压器，具有至少一个高压侧线圈；至少一个ac/dc转换器，其一侧连接在高压侧线圈两端；至少一个电容，两端与ac/dc转换器的另一侧连接，至少一个电压控制电路，其一侧与电容的两端连接，另一侧用于输出脉冲电压。

可选地，所述总控制器与所述子控制器之间采用光纤通信。

本发明实施例所提供的高压脉冲发生器及用于其的通信方法，由于每次发送的数据种类较少，因此每次发送数据所花费的时间与现有技术相比较短，从而在同样的时间内，本实施例所提供的通信方法能够发送数据的次数较多，也即第一类数据的发送间隔较短、发送速率较高，因此能够保证第一类数据的传输实时性较高。并且，本实施例所提供的通信方法采用一条传输线路即可实现，所占用控制器引脚资源较少、成本较低，且不会出现数据冲突的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a示出了根据本发明实施例的一种高压脉冲发生器的结构原理图；

图1b示出了根据本发明实施例的另一种高压脉冲发生器的结构原理图；

图2a示出了现有通信方法发送数据的示意图；

图2b示出了根据本发明实施例的一种用于高压脉冲发生器的通信方法发送数据的示意图；

图2c示出了根据本发明实施例的另一种用于高压脉冲发生器的通信方法发送数据的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的一种用于高压脉冲发生器的通信方法流程图；

图4示出了根据本发明实施例的另一种用于高压脉冲发生器的通信方法流程图；

图5示出了根据本发明实施例的又一种用于高压脉冲发生器的通信方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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

图3示出了根据本发明实施例的一种用于高压脉冲发生器的通信方法流程图。其中，高压脉冲发生器包括总控制器和子控制器，如图1a所示。该方法可以用于总控制器向子控制发送数据，也可以用于子控制器向总控制器发送数据。总控制器与子控制器之间传输的数据至少包括第一类数据和第二类数据，且第二类数据包括至少两种，高压脉冲发生器对第一类数据的实时性要求高于第二类数据。如图3所述，该通信方法包括如下步骤：

s101：本次发送第一类数据时，发送部分种类第二类数据。

s102：下一次发送第一类数据时，发送另一部分种类第二类数据；循环执行该步骤，直至所有种类的第二类数据发送完毕。

假设第一类数据包括两种：a1、a2，第二类数据包括三种：b1、b2和b3。如图2a和图2b所示，每一格表示发送一次数据，图2a示出了现有通信方法发送数据的示意图，例如：第一次发送所有数据a1、a2、b1、b2、b3(每次发送一种数据)，第二次也发送所有数据a1、a2、b1、b2、b3，第三次也发送所有数据a1、a2、b1、b2、b3……；图2b示出了根据本发明实施例的用于高压脉冲发生器的通信方法发送数据的示意图，例如：第一次发送数据a1、a2、b1，第二次发送数据a1、a2、b2，第三次发送数据a1、a2、b3，第四次发送数据a1、a2、b1，第五次发送数据a1、a2、b2，第六次发送数据a1、a2、b3……

从图2a和图2b可以看出，由于本实施例所提供的通信方法每次发送的数据种类较少，因此每次发送数据所花费的时间与现有技术相比较短，从而在同样的时间内，本实施例所提供的通信方法能够发送数据的次数较多，也即第一类数据的发送间隔较短、发送速率较高，因此能够保证第一类数据的传输实时性较高。并且，本实施例所提供的通信方法采用一条传输线路即可实现，所占用控制器引脚资源较少、成本较低，且不会出现数据冲突的问题。

需要补充说明的是，上述每次发送时，可以是多种数据可以逐个发送，也可以将待发送的数据(包括第一类数据和第二类数据)组合成数据包发送，本实施例对每次发送的具体方式不做限定。

需要补充说明的是，步骤s101和s102中“发送第一类数据”可以是每次发送所有种类的第一类数据(如图2b所示)，也可以是每次发送部分种类的第一类数据，只要保证“所有种类的第一类数据发送完所需的发送次数m小于所有种类的第二类数据发送完所需的发送次数n；且在所有种类的第二数据发送完毕前，所有种类的第一类数据已发送完毕”即可。例如，参见图2c，第一次发送数据a1、b1，第二次发送数据a2、b2，第三次发送数据a1、b3，第四次发送数据a2、b1，第五次发送数据a1、b2，第六次发送数据a2、b3，第七次发送数据a1、b1，第八次发送数据a2、b2，第九次发送数据a1、b3……与图2b所示通信方法相比，该通信方法进一步减少了每次发送的数据种类，进一步减少了一次发送所花费的时间。

实施例二

图4示出了根据本发明实施例的另一种用于高压脉冲发生器的通信方法流程图。其中，高压脉冲发生器包括总控制器和子控制器；总控制器与子控制器之间传输的数据包括第一类数据和第二类数据，且第二类数据包括至少两种，高压脉冲发生器对第一类数据的实时性要求高于第二类数据。如图4所示，该通信方法包括如下步骤：

s201：本次发送时发送一个数据包，该数据包包括第一类数据和部分种类第二类数据。

s201：下一次发送时发送一个数据包，该数据包包括第一类数据和另一部分种类第二类数据；循环执行该步骤，直至所有种类的第二类数据发送完毕。

该实施例进一步限定了：每次发送时，将第一类数据和部分第二类数据组合成数据包发送。具体请参见实例一。

需要补充说明的是，每个数据包中，可以包括所有种类的第一类数据，也可以包括部分种类的第一类数据。具体请参见实施例一。

作为本实施例的一种可选实施方式，数据包中还包括校验码，例如crc校验码，用于接收端校验数据包是否发送错误。

作为本实施例的一种可选实施方式，高压脉冲发生器包括至少两个放电控制电路，每个放电控制电路对应设置有一个子控制器，如图1b所示。相应地，；数据包还包括子控制器的标识，用于发送端辨识数据包是否发送至正确的子控制器，和/或接收端辨识是否应当接收某个数据包。尤其是当总控制器与各个子控制器之间采用总线通信时。

可选地，实施例一、实施例二或者其任意一种可选实施方式中的第一类数据包括以下至少一者：调制波、电容电压、启停指令、复位指令，第二类数据包括以下至少一者：脉冲频率、脉冲个数、脉冲极性。相较于第二类数据，高压发生器对于第一类数据的实时性要求更高。

实施例三

图5示出了根据本发明实施例的又一种用于高压脉冲发生器的通信方法流程图。其中，高压脉冲发生器包括总控制器和子控制器，如图1a所示。该方法可以用于总控制器向子控制发送数据，也可以用于子控制器向总控制器发送数据。总控制器与子控制器之间传输的数据包括第一类数据和第二类数据，且第二类数据包括至少两种，高压脉冲发生器对第一类数据的实时性要求高于第二类数据。如图5所示，该通信方法包括如下步骤：

s301：本次接收第一类数据时，接收部分种类第二类数据；

s302：下一次接收第一类数据时，接收另一部分种类第二类数据；循环执行该步骤，直至所有种类的第二类数据接收完毕。

本实施例所提供的通信方法是与实施例一、实施例二或者其任意一种可选实施方式对应的接收端所执行的方法，能够保证第一类数据的传输实时性较高；并且，所占用控制器引脚资源较少、成本较低，不会出现数据冲突的问题。具体请参见实施例一或二。

实施例四

本发明实施例提供了一种控制器，用于执行实施例一、实施例二或者实施例三，或者其任意一种可选实施方式所述的通信方法。可以是图1a和图1b所示高压发生器中的总控制器，也可以是其中的子控制器。

实施例五

图1a示出了根据本发明实施例的一种高压脉冲发生器的结构原理图。该高压发生器采用实施例一、实施例二或者实施例三，或者其任意一种可选实施方式所述的通信方法。如图1a和图1b所示，该高压发生器包括总控制器h、子控制器g、变压器c、至少一个ac/dc转换器d、至少一个电容e和至少一个电压控制电路f。

总控制器h用于从总体上控制高压发生器产生预定高压脉冲，子控制器g用于从总控制器h获取数据，并根据该数据控制对应的电压控制电路f按照该数据指定的参数放电。总控制器h与子控制器g通信连接。变压器c具有至少一个高压侧线圈。ac/dc转换器d的一侧连接在高压侧线圈两端。电容e的两端与ac/dc转换器d的另一侧连接。电压控制电路f，其一侧与电容的两端连接，另一侧用于输出脉冲电压。

可选地，总控制器h与子控制器g之间采用光纤通信。

可选地，至少两电压控制电路f另一侧的两端串联，串联后的两端作为脉冲电压输出端，如图1b所示。

可选地，电压控制电路为h桥电路，如图1a所示。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。