一种医用微波磁控管高压驱动电路的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种医用微波磁控管高压驱动电路。


背景技术：

2.磁控管是医用微波治疗或理疗仪上的重要部件，它能够将直流或脉冲高压形式的电能转换为微波能。工作效率和稳定性是磁控管应用中最为关注的两个问题，实现最高的效率和最佳的稳定性是各个领域的研究者争相追求的目标，磁控管可以在很宽的工作电压范围内稳定工作，磁控管总效率取决于电子效率和和电路效率的乘积η=ηeηc，图1所示是磁控管总效率和电子效率、电路效率之间的关系示意图，从图中可以找到一个最优的阻抗，使得磁控管总效率达到最大。电子效率在采购定制过程中已经确定好，在实际使用中只能通过设计最佳匹配的高效率电路来提高磁控管的总效率。
3.图2是常用的磁控管高压驱动电路示意图，电路由变压器t1，四个整流高压二极管d1、d2、d3、d4及一个电容器组成，此电路在使用过程中由于变压器的分布电容大，发热量大，增大了电路损耗，降低了电路的效率，从而降低了磁控管的效率，温度过高使变压器性能下降甚至会毁损变压器。
4.磁控管由于工作状态不同，可分为脉冲磁控管和连续波磁控管两类，连续波磁控管的300w以下主要用于医用微波的治疗和理疗用，为了灵活应对磁控管实际应用需求，因此需改进优化电路，提高电路效率。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种医用微波磁控管高压驱动电路，用于匹配驱动医用微波磁控管，满足其高电压、小电流、小功率的需求，其电路设计结构简单，提高了电路效率，进一步提高了磁控管的效率。
6.为实现上述目的，按照本实用新型提供的技术方案，所述一种医用微波磁控管高压驱动电路，包括驱动变压器，半桥变换器、升压变压器，倍压整流电路和采样模块，所述电路模块依次连接。
7.所述驱动变压器采用双次级绕组的变压器t2,具有幅值相等，脉宽可调，相位相差180
º
的脉冲信号驱动q2、q3的基极；
8.所述的半桥变换器包括变压器t2两个次级线圈分别驱动的q2、q3组成的桥，桥的对角线接变压器t4的初级线圈构成半桥变换器的基本拓扑电路图，电路中两组c30/r23、c31/r25用于吸收q2、q3的开关脉冲尖峰；
9.所述升压变压器t4的初级采用1槽高压绕组，次级采用4槽高压绕组，初级线圈接在半桥变换器端，次级线圈接在倍压整流电路输入端；
10.所述的倍压整流电路采用二倍压整流电路，可使得变压器t4次级线圈绕组减少一半；
11.所述的采样模块包括互感器t3的电压保护采样、采样电阻r27的电流采样调节输出功率和高压保护采样电阻r28。
12.相较与现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
13.1、本实用新型电路采用相同的反向双次级线圈的驱动变压器，将单片机发出的小脉冲信号进行放大，交替的输入半桥变换器，形成质量较高的交流信号，为后端电路的再次升压倍压整流奠定了基础，电源拓扑电路结构简单，性价比高。
14.2、本实用新型电路采用次级分槽绕制的变压器t4，配合变压器t4次级的倍压整流电路，使得t4次级线圈绕组减少一半，同时采用倍压整流电路，简化了常用的全桥整流电路设计，从而将二极管用量减少一半，用低成本的电容器取代，降低了电路成本。
15.3、本实用新型电路采用次级分槽绕制的变压器t4，此设计方案使得变压器的分布电容减少，损耗减少，变压器的效率提高。
16.4、本实施新型电路采用三个采样模块，用于及时检测电路输出状态，输出过高或过低及时进行调节，保护电路不会因输出过高而毁损，过低满足不了输出需求，从而确保电路输出稳定，进一步保障了磁控管的稳定性。
17.5、本实施新型整体的电路方案，设计用于匹配驱动医用微波磁控管，满足其高电压、小电流、小功率的需求，提高电路的效率，进一步提高了磁控管的效率。
附图说明
18.图1为磁控管的效率曲线示意图。
19.图2为常用的磁控管高压驱动电路示意图。
20.图3为本实用新型高压电路图。
21.图4为本实用新型半桥变换器的电路流向图。
22.图5为本实用新型电路变压器t4的原理图、骨架绕线示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型作详细说明。
24.如图3所示，所述一种医用微波磁控管高压驱动电路，包括驱动变压器t2，半桥变换器1、升压变压器t4，倍压整流电路2和采样模块的变压器t3，采样电阻r27，采样电阻r28。
25.所述驱动变压器采用双次级绕组的变压器t2,具有幅值相等，脉宽可调，相位相差180
º
的脉冲信号驱动q2、q3的基极；
26.所述半桥变换器1包括变压器t2两个次级线圈分别驱动的q2、q3组成的桥，桥的对角线接变压器t4的初级线圈构成半桥变换器的基本拓扑电路图，电路中两组c30/r23、c31/r25用于吸收q2、q3的开关脉冲尖峰；半桥变换器1通过变压器t2、互感器t3和变压器t4与高压电路部分形成隔离保护，防止220v电路部分与升压后的电路相互干扰，同时防止电路在调试和使用过程中对操作人员产生危害。
27.通过cn4从专用芯片向驱动变压器t2发出pwm信号，作用于变压器t2的初级，在次级感应两路互补的驱动信号，当变压器n1线圈电流从7端流向6端，变压器t2次级n2线圈互感一个电压信号，n2线圈1端为正电压，n2线圈2端为负电压，变压器t2次级n3线圈互感一个电压信号，n3线圈5端为正电压，n3线圈4端为负电压，此时q2关断，q3开通，电流依次通过
c32,t4,t3,q3形成回路到pgnd；当变压器n1线圈电流从6端流向7端时，则q2开通，q3关断，电流依次通过q2,t3,t4,c33形成回路到pgnd,这样在变压器t4的n1线圈可获得所需交变电压信号，半桥变换器的电路流向图如图4所示。
28.所述升压变压器t4的初级采用1槽高压绕组，次级采用4槽高压绕组，初级线圈接在半桥变换器端，次级线圈接在倍压整流电路输入端，变压器t4的原理图、骨架绕线如图5所示；
29.倍压整流电路采用二倍压整流电路，可使得变压器t4次级线圈绕组减少一半；
30.采样模块包括互感器t3的电压保护采样、采样电阻r27的电流采样调节输出功率和高压保护采样电阻r28。
31.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本实用新型专利的保护范围以所附权利要求为准。


技术特征：
1.一种医用微波磁控管高压驱动电路，其特征在于：包括驱动变压器，半桥变换器、升压变压器，倍压整流电路和采样模块；采用的双次级绕组的驱动变压器，将单片机发出的小脉冲信号进行放大，交替的输入半桥变换器，形成质量较高的交流信号，输入次级分槽绕制的升压变压器，二倍压的倍压整流电路，然后采用三个采样模块，用于及时检测电路输出状态，确保电路输出稳定。2.根据权利要求1所述的一种医用微波磁控管高压驱动电路，其特征在于：所述驱动变压器采用双次级绕组的变压器t2,具有幅值相等、脉宽可调、相位相差180
º
的脉冲信号驱动q2、q3的基极。3.根据权利要求1所述的一种医用微波磁控管高压驱动电路，其特征在于：所述的半桥变换器包括变压器t2两个次级线圈分别驱动的q2、q3组成的桥，桥的对角线接变压器t4的初级线圈构成半桥变换器的基本拓扑电路图，电路中两组c30/r23、c31/r25用于吸收q2、q3的开关脉冲尖峰。4.根据权利要求1所述的一种医用微波磁控管高压驱动电路，其特征在于：所述升压变压器t4的初级采用1槽高压绕组，次级采用4槽高压绕组，初级线圈接在半桥变换器端，次级线圈接在倍压整流电路输入端。5.根据权利要求1所述的一种医用微波磁控管高压驱动电路，其特征在于：所述的倍压整流电路采用二倍压整流电路，可使得变压器t4次级线圈绕组减少一半。6.根据权利要求1所述的一种医用微波磁控管高压驱动电路，其特征在于：采样模块包括互感器t3的电压保护采样、采样电阻r27的电流采样调节输出功率和高压保护采样电阻r28。

技术总结
本实用新型涉及一种医用微波磁控管高压驱动电路，属于医疗器械技术领域。本实用新型的高压驱动电路包括驱动变压器，半桥变换器、升压变压器，倍压整流电路和采样模块。本实施新型整体的电路方案，用于匹配驱动医用微波磁控管，满足其高电压、小电流、小功率的需求，提高电路的效率，进一步提高了磁控管的效率。步提高了磁控管的效率。步提高了磁控管的效率。


技术研发人员：张豪 杜振磊 梁帅帅 李飞 李高亚 王世兵 孙良俊
受保护的技术使用者：南京亿高微波系统工程有限公司
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2022/5/30