一种电机驱动电路、方法及血管内超声系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及电子电路技术领域，更具体地说，涉及一种电机驱动电路、方法及血管内超声系统。
【背景技术】
[0002]在换能器旋转类型的血管内超声(intravenous ultrasound，IVUS)系统中，为了获得实时的血管横截面图像，使用电机驱动换能器高速旋转，通常转速为30转/秒，更高的转速有60转/秒，甚至100转/秒。为了获得实时的血管纵截面图像，在换能器旋转的同时，使用回撤电机将换能器从血管远端缓慢拉出，回撤速度通常是0.5mm/秒或Imm/秒。不论是换能器旋转还是回撤，都需要对电机的不同转速进行控制。目前在IVUS系统中采用PffM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)或线性电路驱动电机。这两驱动方案，前者的优点是电源效率高，缺点是PWM电路会产生强电磁干扰，该干扰通过电路地平面、电源传导到其它电路单元，和通过电机表面、驱动电缆向外辐射到其它电路单元，给电磁干扰屏蔽带来困难；后者，线性驱动方案，优点是电磁干扰很小，容易实现电磁干扰屏蔽，缺点是当电机工作电压比电源电压小许多时，例如在电机低速旋转的情况下，有大量的电功率消耗的驱动电路上，电源效率低，且驱动电路产生热量可能引起IVUS部件温度升高，增加散热困难及降低用户体验。
[0003]如图6所示，在现有采用PffM驱动电机的IVUS系统中，MCU或FPGA101输出PffM信号，控制MOSFET打开或关闭。在打开状态，电机104两端的电压几乎等于电源电压103 ;在关闭状态，电机104两端的电压快速下降。该驱动方案，由于MOSFET工作在开关状态，几乎不消耗电源功率，因而有很高的电源效率，这是其优点。其缺点是，由于电机两端电压起伏震荡105，产生强电磁干扰。该干扰通过电路地平面、电源传导到其它电路单元，和通过电机表面、驱动电缆向外辐射到其它电路单元，给电磁干扰屏蔽带来困难。
[0004]如图7所示，在现有采用线性驱动电机的IVUS系统中，FPGA101输出数字信号控制DAC201输出电压幅度，经过功率放大器202后控制M0SFET102导通角。在该方案中，MOSFET工作在线性放大状态，对其控制的电压越大，导通角越大，电机两端电压就越高，电机旋转就越快。由于MOSFET工作在线性放大状态，电机104两端电压变化平稳203，电磁干扰很小，是该方案的优点。在线性放大状态下，MOSFET的源极和漏极之间有较大的电压，浪费较大的电源功率，电源效率低，特别是在电机两端电压相比电源电压+Vccl03低许多的情况下。例如，在电机低转速30转/秒情况下，电机两端电压等于三分之一 +Vcc时，消耗在MOSFET102上的电压是三分之二 +Vcc，电源效率仅为33%。
[0005]因而，在IVUS系统中，现有的PWM驱动电机方案，优点是电源效率高，缺点是电磁干扰强。而线性驱动电机方案，优缺点恰好与PWM方案相反。不能同时满足电磁干扰小、高电源效率的要求。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本申请提供一种电机驱动电路和高频血管内超声系统，用于解决现有技术中高频血管内超声系统不能同时满足电磁干扰小、高电源效率的要求的问题。
[0007]为了实现上述目的，现提出的方案如下:本发明提供一种电机驱动电路，应用于血管内超声系统中对电机的驱动，包括:线性驱动电路、电压调整单元；
[0008]所述线性驱动电路，电连接电机，用于驱动电机转动；
[0009]所述电压调整单元，根据所述线性驱动电路驱动电机转动所需电压的大小，对应调整电源电压后，给线性驱动电路供电。
[0010]本发明还提供一种血管内超声系统，所述系统具有如上所述的电机驱动电路。
[0011]本发明还提供一种电机驱动方法，应用于血管内超声系统中对电机的驱动，所述方法包括如下步骤:
[0012]S401，根据线性驱动电路驱动电机的电压要求，对电压调整单元进行调整设定，从而使电源电压经过电压调整单元压降后，给线性驱动电路供电；
[0013]S402，启动线性驱动电路以驱动电机工作。
[0014]本发明还提供一种电机驱动方法，应用于血管内超声系统中对电机的驱动，其特征在于，所述方法包括如下步骤:
[0015]S501，预先根据MOSFET驱动电机的电压要求，对电压调整单元进行调整设定，从而使电源电压经过电压调整单元压降后，给MOSFET供电；
[0016]S502，控制单元发射控制信号，控制所述DAC输出电压的幅度，经过功率放大器后，控制所述MOSFET的导通，进而控制所述电机工作。
[0017]本发明还提供一种对电压调整单元进行调整设定的方法，所述方法包括如下步骤:
[0018]S601，预先建立电机转速与电压调整单元输出的电压关系初值表并保存；
[0019]S602，根据预设定的电机目标转速，通过查所述初值表，获得电压调整单元输出电压的设置参数；
[0020]S603，控制单元将设置参数输出到电压调整单元，控制电压调整单元输出设定电压，给线性驱动电路供电，通过线性驱动电路驱动电机转动。
【附图说明】
[0021]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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为本发明的一种实施例的电机驱动电路的结构框图；
[0023]图2为本发明的一种实施例的电机驱动电路的电路图；
[0024]图3为本发明的一种实施例电机驱动方法的流程图；
[0025]图4为本发明的另一种实施例电机驱动方法的流程图；
[0026]图5为本发明的一种实施例的电压调整单元调整设定方法的流程图；
[0027]图6为现有PffM线性驱动电路的电路原理图；
[0028]图7为现有线性驱动电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0029]本申请提出了一种电机驱动电路，在现有线性驱动方案的基础上，加入电压调整单元，根据电机驱动电压要求，调整电压调整单元供给线性驱动电路的电压，减小了线性驱动电路的功率消耗。本发明提出的方法，既保留电机线性驱动电路低电磁辐射优点，又具有高电源效率的优点。
[0030]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。
[0031]实施例一、
[0032]如图1所示，本申请公开了一种电机驱动电路300，应用于所述血管内超声系统中，所述电机驱动电路包括:线性驱动电路301、电压调整单元302。
[0033]所述线性驱动电路301，电连接电机303，用于驱动电机303转动。
[0034]所述电压调整单元302，根据所述线性驱动电路301驱动电机303转动所需电压的大小，对应调整电源304电压后，给线性驱动电路301供电。
[0035]电源304是外部输入，本控制电路对其是不可以调整的。通过在电源304和驱动模块3014之间串联可控的电压调整单元302，使得驱动模块3014的电压可以根据电机旋转速度进行调整，减小了线性驱动电路的功率消耗。因此，本申请既保留电机线性驱动电路低电磁辐射优点，又具有高电源效率的优点。
[0036]如图2所示，在一些实施例中，所述线性驱动电路301包括:控制单元3011、DAC3012、功率放大器3013、驱动模块3014。
[0037]所述控制单元3011，用于输出控制信号。
[0038]所述DAC3012，根据所述控制单元3011的输出的控制信号，调整输出电压的幅度，经过功率放大器3013后，控制所述驱动模块3014的导通，进而驱动电机转动。
[0039]所述电压调整单元302输入和输出端分别电连接电源304和所述线性驱动电路301，在所述控制单元3011的控制下，根据驱动模块3014驱动电机303所需的电压要求，对应调整电源304供给所述线性驱动电路301的电压，使得驱动模块3014连接电源304端的输入电压等于或大致等于驱动模块驱动电机303旋转所需电压，从而减小了驱动模块3014的功率消耗。
[0040]在一些实施例中，所述驱动模块3014可以包括驱动模块或者线性功率放大器，在本具体实施例中优选驱动模块。
[0041]在本发明中，驱动电机的驱动模块3014通过电压调整单元302与电源304连接；控制单元3011根据电机303旋转速度所需要电压的情况，调整电压调整单元302，使得电源通过电压调整单元输出给驱动模块3014的电压稍大于驱动模块3014驱动电机303旋转所需电压(驱动模块3014和电机303串联到电压调整单元302上。电机工作过程中，驱动模块3014上有压降，因而，调整单元302的输出电压应稍大于驱动电机303所需的电压。)，从而使控制单元3011通过DAC3012、功率放大器3013达到对电机303旋转速度稳定控制的要求。例如，比电机旋转所需电压高出0.5v，即可满足电机按设定速度稳定旋转的电压需求。由于降低了驱动模块3014的输入电压和输出电压之间的