一种磁共振发射前端、芯片及功率器件驱动电路的制作方法

文档序号:15593432发布日期:2018-10-02 19:13阅读:156来源:国知局

本发明涉及磁共振发射技术领域,特别是涉及一种磁共振发射前端、芯片及功率器件驱动电路。



背景技术:

随着科学技术的进步,磁共振发射前端得到了极大地发展。磁共振发射前端可以用来驱动功率器件,现有技术中为了调整输出至功率器件的驱动信号通常采用单片机、比较器等器件来调整输入至jk触发器的触发端的频率信号的占空比,但现有技术中的调整占空比的电路存在着电路结构复杂的缺点,且当采用单片机时,还存在着成本高的问题。

因此,如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种磁共振发射前端,通过外接的直流参考电压来调整第一反向放大器的偏置电压,进而调整该反向放大器输出的脉冲信号的占空比,电路结构简单且成本低;本发明的另一目的是提供一种包括上述磁共振发射前端的磁共振发射芯片及功率器件驱动电路。

为解决上述技术问题,本发明提供了一种磁共振发射前端,包括用于输出频率信号的频率给定单元、第一电阻、第二电阻、第一反向放大器、jk触发器及推挽电流放大电路,其中:

所述频率给定单元的输出端与所述第一电阻的第一端连接,所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接,其公共端作为占空比调整端外接直流参考电压,所述直流参考电压用于改变所述第一反向放大器输出的脉冲信号的占空比,所述第二电阻的第二端与所述第一反向放大器的输入端连接,所述第一反向放大器的输出端与所述jk触发器的触发端连接,所述jk触发器的正向输出端和反向输出端分别一一对应与所述推挽电流放大电路的第一输入端和第二输入端连接,所述推挽电流放大电路的输出端用于输出驱动信号。

优选地,所述频率给定单元包括信号源和第二反向放大器,其中:

所述信号源用于输出初始频率信号;

所述第二反向放大器的输入端与所述信号源的输出端连接,所述第二反向放大器的输出端作为所述频率给定单元的输出端,用于对所述初始频率信号进行反向放大整形处理,得到所述频率信号。

优选地,所述信号源为晶体振荡器。

优选地,所述磁共振发射前端还包括:

输入端与所述第一反向放大器的输出端连接、输出端与所述jk触发器的触发端连接、用于对所述第一反向放大器输出的脉冲信号进行反向放大整形处理的第三反向放大器。

优选地,所述推挽电流放大电路包括第一放大器、第二放大器、第一可控开关以及第二可控开关,其中:

所述第一放大器的输入端作为所述推挽电流放大电路的第一输入端,所述第一放大器的输出端与所述第一可控开关的控制端连接,所述第二放大器的输入端作为所述推挽电流放大电路的第二输入端,所述第二放大器的输出端与所述第二可控开关的控制端连接,所述第一可控开关的第一端与电源连接,所述第一可控开关的第二端与所述第二可控开关的第一端连接,其公共端作为所述推挽电流放大电路的输出端,所述第二可控开关的第二端接地。

优选地,所述第一可控开关和所述第二可控开关均为npn型三极管。

优选地,所述第一可控开关和所述第二可控开关均为nmos。

优选地,所述第一可控开关和所述第二可控开关均为igbt。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种磁共振发射前端芯片,包括如上述所述的磁共振发射前端。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种功率器件驱动电路,包括功率器件,还包括如上述所述的磁共振发射前端芯片,所述磁共振发射前端芯片用于驱动所述功率器件。

本发明提供了一种磁共振发射前端、芯片及功率器件驱动电路,包括用于输出频率信号的频率给定单元、第一电阻、第二电阻、第一反向放大器、jk触发器及推挽电流放大电路,其中,频率给定单元的输出端与第一电阻的第一端连接,第一电阻的第二端与第二电阻的第一端连接,其公共端作为占空比调整端外接直流参考电压,直流参考电压用于改变第一反向放大器输出的脉冲信号的占空比,第二电阻的第二端与第一反向放大器的输入端连接,第一反向放大器的输出端与jk触发器的触发端连接,jk触发器的正向输出端和反向输出端分别一一对应与推挽电流放大电路的第一输入端和第二输入端连接,推挽电流放大电路的输出端用于输出驱动信号。可见,本发明通过外接的直流参考电压来调整第一反向放大器的偏置电压,进而调整该反向放大器输出的脉冲信号的占空比,电路结构简单且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例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为本发明提供的一种磁共振发射前端的结构示意图;

图2为本发明提供的一种磁共振发射前端芯片的结构示意图;

图3为本发明提供的一种磁共振发射前端芯片的测试原理图;

图4为本发明提供的一种磁共振发射前端芯片的2引脚的输出波形图;

图5为本发明提供的一种功率器件驱动电路的结构示意图;

图6为本发明提供的另一种功率器件驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种磁共振发射前端,通过外接的直流参考电压来调整第一反向放大器的偏置电压,进而调整该反向放大器输出的脉冲信号的占空比,电路结构简单且成本低;本发明的另一核心是提供一种包括上述磁共振发射前端的磁共振发射芯片及功率器件驱动电路。

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。

请参照图1,图1为本发明提供的一种磁共振发射前端的结构示意图,该前端包括用于输出频率信号的频率给定单元1、第一电阻2、第二电阻3、第一反向放大器4、jk触发器5及推挽电流放大电路6,其中:

频率给定单元1的输出端与第一电阻2的第一端连接,第一电阻2的第二端与第二电阻3的第一端连接,其公共端作为占空比调整端外接直流参考电压,直流参考电压用于改变第一反向放大器4输出的脉冲信号的占空比,第二电阻3的第二端与第一反向放大器4的输入端连接,第一反向放大器4的输出端与jk触发器5的触发端连接,jk触发器5的正向输出端和反向输出端分别一一对应与推挽电流放大电路6的第一输入端和第二输入端连接,推挽电流放大电路6的输出端用于输出驱动信号。

具体地,频率给定单元1会输出一个频率信号,经过第一电阻2限流后,与直流参考电压混合叠加(使得第一反向放大器4输出的脉冲信号的占空比改变,此时占空比变得受控),经过第二电阻3限流后输出至第一反向放大器4进行反向,输出占空比改变后的脉冲信号,然后脉冲信号输入至jk触发器5,jk触发器5同时输出两个电位互为反向的电平q和-q;当jk触发器5输出的q为高电平时,推挽电流放大电路6的输出端输出高电平(或低电平),驱动功率器件闭合(或功率器件关断);当jk触发器5输出的-q为高电平时,推挽电流放大电路6的输出端输出低电平(或高电平),功率器件关断(或驱动功率器件闭合)。

这里的功率器件,可以为mosfet或者igbt,当然,还可以为其他类型的功率器件,本发明在此不做特别的限定,根据实际情况来定。

下面对本申请中通过第一反向放大器4改变脉冲信号的占空比的原理作介绍:

具体地,占空比的改变是通过第一反向放大器4来完成的。第一反向放大器4本身具有改变占空比的特性:

第一反向放大器4的输入端的电位,就是它的偏置电压,当输入信号的电压超过这个偏置电压时,第一反向放大器4的输出就会反转;同样,当输入信号的电压低于这个偏置电压时,第一反向放大器4的输出也会反转。

例如:

1、设第一反向放大器4的工作电压为12v,如果偏置电压为10v,当输入信号小于10v,输出高电平(12v),当输入信号大小10v,输入低电平(0v)。

2、设第一反向放大器4的工作电压为12v,如果设定阈值为5v,当输入信号小于5v,输出高电平(12v),当输入信号大小5v,输入低电平(0v)。

以上两种情况比较知:同样的输入信号,前者输出的高电压维持时间长,占空比大,后者高电平维持时间短,占空比就小。

综上,可以通过在外部施加一个直流参考电压,来改变第一反向放大器4的偏置电压,从而实现改变占空比。

作为优选地,频率给定单元1包括信号源11和第二反向放大器12,其中:

信号源11用于输出初始频率信号;

第二反向放大器12的输入端与信号源11的输出端连接,第二反向放大器12的输出端作为频率给定单元1的输出端,用于对初始频率信号进行反向放大整形处理,得到频率信号。

作为优选地,信号源11为晶体振荡器。

具体地,这里的信号源11可以为晶体振荡器,通电后自行产生振荡,生成一个固定频率的方波信号,也即初始频率信号。

晶体振荡器具有抗干扰能力强、不受外界影响、输出的初始频率信号的精度高的优点。

另外,这里的第二反向放大器12的作用为对初始频率信号进行放大整形处理,使得初始频率信号变得更加接近标准方波信号。

作为优选地,磁共振发射前端还包括:

输入端与第一反向放大器4的输出端连接、输出端与jk触发器5的触发端连接、用于对第一反向放大器4输出的脉冲信号进行反向放大整形处理的第三反向放大器。

为了使得脉冲信号更加接近标准脉冲信号,本发明还包括第三反向放大器,用于对第一反向放大器4输出的脉冲信号进行反向放大整形处理。

作为优选地,推挽电流放大电路6包括第一放大器、第二放大器、第一可控开关以及第二可控开关,其中:

第一放大器的输入端作为推挽电流放大电路6的第一输入端,第一放大器的输出端与第一可控开关的控制端连接,第二放大器的输入端作为推挽电流放大电路6的第二输入端,第二放大器的输出端与第二可控开关的控制端连接,第一可控开关的第一端与电源连接,第一可控开关的第二端与第二可控开关的第一端连接,其公共端作为推挽电流放大电路6的输出端,第二可控开关的第二端接地。作为优选地,第一可控开关和第二可控开关均为npn型三极管。

作为优选地,第一可控开关和第二可控开关均为nmos。

作为优选地,第一可控开关和第二可控开关均为igbt。

具体地,当第一可控开关和第二可控开关为上述任一种时:

当jk触发器5输出的q为高电平时,第一可控开关闭合,第二可控开关断开,推挽电流放大电路6的输出端输出高电平,驱动功率器件闭合;当jk触发器5输出的-q为高电平时,第一可控开关断开,第二可控开关闭合,推挽电流放大电路6的输出端输出低电平,功率器件关断。

当然,这里的第一可控开关和第二可控开关还可以为其他类型的可控开关,本发明在此不做特别的限定,根据实际情况来定。

本发明提供了一种磁共振发射前端,包括用于输出频率信号的频率给定单元、第一电阻、第二电阻、第一反向放大器、jk触发器及推挽电流放大电路,其中,频率给定单元的输出端与第一电阻的第一端连接,第一电阻的第二端与第二电阻的第一端连接,其公共端作为占空比调整端外接直流参考电压,直流参考电压用于改变第一反向放大器输出的脉冲信号的占空比,第二电阻的第二端与第一反向放大器的输入端连接,第一反向放大器的输出端与jk触发器的触发端连接,jk触发器的正向输出端和反向输出端分别一一对应与推挽电流放大电路的第一输入端和第二输入端连接,推挽电流放大电路的输出端用于输出驱动信号。可见,本发明通过外接的直流参考电压来调整第一反向放大器的偏置电压,进而调整该反向放大器输出的脉冲信号的占空比,电路结构简单且成本低。

与上述相适应的,本发明还提供了一种磁共振发射前端芯片,包括如上述的磁共振发射前端。

具体地,请参照图2、图3和图4,其中,图2为本发明提供的一种磁共振发射前端芯片的结构示意图,图3为本发明提供的一种磁共振发射前端芯片的测试原理图,图4为本发明提供的一种磁共振发射前端芯片的2引脚的输出波形图。

其中,引脚1为vc,引脚2为output,引脚3为vd,引脚4为dutycontrol,引脚5为ground。

图3中,在测试时,可以将vc和vd合并,共用9v电源,2引脚下为pwm输出端,波形为方波。

另外,对于本发明提供的磁共振发射前端芯片的工作原理的介绍请参照上述磁共振发射前端的介绍,本发明在此不做特别的限定,根据实际情况来定。

与上述相适应的,本发明还提供了一种功率器件驱动电路,包括功率器件,还包括如上述的磁共振发射前端芯片,磁共振发射前端芯片用于驱动功率器件。

具体地,请参照图5和图6,其中,图5为本发明提供的一种功率器件驱动电路的结构示意图,图6为本发明提供的另一种功率器件驱动电路的结构示意图。

对于图5,磁共振发射前端可以直接驱动中小功率igbt,但要求栅极电容不小于10nf,rg的值再5-30ω之间。

对于图6,磁共振发射前端可以直接驱动大功率igbt,为加速igbt的放电,使用了负压电路dw和c3,并将驱动电压提升到20v,甚至更高的电压。

当然,这里的功率器件驱动电路还可以为其他具体地的电路形式,本发明在此不做特别的限定。

另外,对于本发明提供的磁共振发射前端芯片的工作原理的介绍请参照上述磁共振发射前端的介绍,本发明在此不做特别的限定,根据实际情况来定。

需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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