能量平台主机、集成式能量平台主机和可调电源的制作方法

本公开涉及医疗器械领域，具体涉及能量平台主机、集成式能量平台主机和可调电源。

背景技术：

1、高频电刀能量系统和超声刀能量系统目前已在临床外科手术中已广泛应用，高频电刀利用通过人体组织的高频电流产生的热效应，实现对组织的切割和凝固；超声刀是利用器械刀头的超声机械振动能对组织进行止血切割和凝固。通常高频电刀输出功率范围大，用于皮肤和组织切割时的效率高，但其对切割组织周围产生的热损伤范围较大，不适合用于精细手术操作。超声刀输出能量较小，其对手术部位周边组织的损伤远小于电刀，可安全地用于重要大血管旁边的分离切割。这两种能量系统各有优缺点，一般在同一如手术中会同时使用，相互配合实现手术高效顺畅的进行。

2、在超声刀、电刀(特别是等离子刀)产品使用过程中，为了保证超声能量和\或电能的成功输出，需要通过一个宽范围可调的直流电源来调节功率输出。现有技术一般通过llc方案或者全桥正激方案实现。llc方案电路复杂、参数调节繁琐、可靠性低、隔离架构成本高且emc干扰大。全桥正激方案电路复杂、隔离架构成本高且emc干扰大。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种能量平台主机、集成式能量平台主机和可调电源，下面具体说明。

2、根据第一方面，一种实施例提供一种能量平台主机，其包括：运算及驱动单元，所述运算及驱动单元用于生成第一控制信号；电压变换单元，所述电压变换单元用于基于所述第一控制信号将输入电压变换为目标输出电压，其中，所述电压变换单元包括降压电路和控制电路，所述控制电路基于所述第一控制信号控制所述降压电路将接收到的直流输入电压变换为对应的目标输出电压；功放及隔离变换单元，所述功放及隔离变换单元用于基于所述目标输出电压进行输出；以及能量输出端口，所述能量输出端口用于将所述功放及隔离变换单元输出的能量输送到外科手术器械。

3、一实施例中，所述控制电路基于所述第一控制信号生成脉宽调制信号，所述控制电路包括：电流检测电路，用于检测所述降压电路中流过能量变换电感的电感电流；电流切换电路，用于接收所述电感电流并基于所述脉宽调制信号获取所述降压电路中流过充电开关的开关电流；第一控制子电路，用于基于所述开关电流控制所述降压电路的通断，其中，所述第一控制子电路在所述开关电流大于第一预设阈值时控制所述降压电路断开以保护电路。

4、一实施例中，所述控制电路还包括：第二控制子电路，用于基于所述电感电流的瞬时值对所述降压电路进行峰值电流控制。

5、一实施例中，所述控制电路还包括：第三控制子电路，用于基于所述电感电流的平均值或有效值控制所述降压电路的通断，其中，所述第三控制子电路在所述电感电流的平均值或有效值大于第二预设阈值时控制所述降压电路断开以保护电路。

6、一实施例中，所述第二控制子电路为电流环控制电路、峰值电流控制电路和平均电流控制电路中的至少一种。

7、一实施例中，所述电流切换电路为截流型开关电路，用于基于所述脉宽调制信号将接收的所述电感电流进行截流以获取所述降压电路中流过充电开关的开关电流。

8、一实施例中，所述降压电路为降压式变换电路，所述降压式变换电路包括能量变换电感、充电开关和放电开关，所述能量变换电感、所述充电开关和所述放电开关各有一端连接在一起，所述充电开关的另一端连接所述降压电路的电压输入端，所述放电开关的另一端接地，所述能量变换电感的另一端连接所述降压电路的电压输出端，所述充电开关和所述放电开关基于所述第一控制信号进行通断。

9、一实施例中，所述充电开关为三端晶体管，所述放电开关为三端晶体管或二极管。

10、一实施例中，所述降压电路还包括输入电容和/或输出电容，其中，所述输入电容一端接地并且另一端与所述降压电路的电压输入端连接，并且其中，所述输出电容一端接地并且另一端与所述降压电路的电压输出端连接。

11、一实施例中，所述电压变换单元包括一路或多路并联的所述降压电路。

12、一实施例中，所述外科手术器械为等离子外科手术器械，所述等离子外科手术器械包括至少一个电极，用于接收所述能量输出端口输出的高频能量，以使得浸入在电解质溶液中的所述电极在所述高频能量的作用下激发形成等离子体或者维持所述等离子体。

13、根据第二方面，一种实施例提供一种集成式能量平台主机，其包括：运算及驱动单元，所述运算及驱动单元用于生成第一控制信号、第二控制信号和第三信号；电压变换单元，所述电压变换单元用于基于所述第一控制信号将输入电压变换为目标输出电压，其中，所述电压变换单元包括降压电路和控制电路，所述控制电路基于所述第一控制信号控制所述降压电路将接收到的直流输入电压变换为对应的目标输出电压；第一功放单元，所述第一功放单元用于基于所述第二控制信号将所述目标输出电压转换成交流电压并放大后输出；第二功放单元，所述第二功放单元用于基于所述目标输出电压对所述第三信号进行放大后输出；隔离变换单元，所述隔离变换单元用于将所述第一功放单元的输出进行隔离和变换后提供给电刀输出端口，并将所述第二功放单元的输出进行隔离和变换后提供给超声刀输出端口；电刀输出端口，所述电刀输出端口用于为电刀输送能量；以及超声刀输出端口，所述超声刀输出端口用于为超声刀输送能量。

14、一实施例中，所述控制电路基于所述第一控制信号生成脉宽调制信号，所述控制电路包括：电流检测电路，用于检测所述降压电路中流过能量变换电感的电感电流；电流切换电路，用于接收所述电感电流并基于所述脉宽调制信号获取所述降压电路中流过充电开关的开关电流；第一控制子电路，用于基于所述开关电流控制所述降压电路的通断，其中，所述第一控制子电路在所述开关电流大于第一预设阈值时控制所述降压电路断开以保护电路；第二控制子电路，用于基于所述电感电流的瞬时值对所述降压电路进行峰值电流控制；第三控制子电路，用于基于所述电感电流的平均值或有效值控制所述降压电路的通断，其中，所述第三控制子电路在所述电感电流的平均值或有效值大于第二预设阈值时控制所述降压电路断开以保护电路。

15、一实施例中，所述降压电路为降压式变换电路，所述降压式变换电路包括能量变换电感、充电开关和放电开关，所述能量变换电感、所述充电开关和所述放电开关各有一端连接在一起，所述充电开关的另一端连接所述降压电路的电压输入端，所述放电开关的另一端接地，所述能量变换电感的另一端连接所述降压电路的电压输出端，所述充电开关和所述放电开关基于所述第一控制信号进行通断。

16、根据第三方面，一种实施例提供一种用于能量平台主机的可调电源，其包括：电源输入端口，用于接收输入电压；电源控制端口，用于接收第一控制信号；电压变换单元，用于基于所述第一控制信号将所述输入电压变换为目标输出电压，其中，所述电压变换单元包括降压电路和控制电路，所述控制电路基于所述第一控制信号控制所述降压电路将接收到的直流输入电压变换为对应的目标输出电压；以及电源输出端口，用于输出所述目标输出电压。

17、一实施例中，所述控制电路基于所述第一控制信号生成脉宽调制信号，所述控制电路包括：电流检测电路，用于检测所述降压电路中流过能量变换电感的电感电流；电流切换电路，用于接收所述电感电流并基于所述脉宽调制信号获取所述降压电路中流过充电开关的开关电流；第一控制子电路，用于基于所述开关电流控制所述降压电路的通断，其中，所述第一控制子电路在所述开关电流大于第一预设阈值时控制所述降压电路断开以保护电路；第二控制子电路，用于基于所述电感电流的瞬时值对所述降压电路进行峰值电流控制；第三控制子电路，用于基于所述电感电流的平均值或有效值控制所述降压电路的通断，其中，所述第三控制子电路在所述电感电流的平均值或有效值大于第二预设阈值时控制所述降压电路断开以保护电路。

18、一实施例中，所述降压电路为降压式变换电路，所述降压式变换电路包括能量变换电感、充电开关和放电开关，所述能量变换电感、所述充电开关和所述放电开关各有一端连接在一起，所述充电开关的另一端连接所述降压电路的电压输入端，所述放电开关的另一端接地，所述能量变换电感的另一端连接所述降压电路的电压输出端，所述充电开关和所述放电开关基于所述第一控制信号进行通断。

19、依上述实施例的能量平台主机、集成式能量平台主机和可调电源，通过引入降压电路，实现了宽范围可调的功率输出。