本發(fā)明一般地涉及濾波。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路。

背景技術(shù)：

1、為了解決開關(guān)型驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生高次諧波分量導(dǎo)致的波形畸變、噪聲等問題，一般選擇在其輸出端添加lc濾波器，以此濾除高次諧波分量。

2、傳統(tǒng)開關(guān)型交流電壓驅(qū)動(dòng)電路和其控制信號(hào)如圖1和圖2所示。圖2中vc為開關(guān)型驅(qū)動(dòng)電路將要生成的目標(biāo)交流電壓(正弦波)，其周期為tsin(其對應(yīng)的頻率稱為基波頻率)，而開關(guān)信號(hào)(圖2中的pwm1、pwm2、pwm3和pwm4)的周期為tpwm(與圖2中的三角波周期相同，其對應(yīng)的頻率稱為開關(guān)頻率)。為了圖示清晰，圖2中tsin為tpwm的12倍。一般而言，lc濾波器的諧振頻率會(huì)設(shè)置在幾倍的基波頻率(例如3倍)之上，而lc濾波器的濾波能力為-40db/十倍頻，為了能夠?qū)㈤_關(guān)電壓的高次諧波分量盡量濾除，會(huì)將開關(guān)頻率設(shè)置高于10倍的諧振頻率，則開關(guān)電壓產(chǎn)生的高次諧波分量就能被lc濾波器抑制到1/100以下。

3、在超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)中，換能器的工作頻率一般為55.5khz，此頻率即為h橋驅(qū)動(dòng)電路生成的交流電壓的基波頻率，如果使用傳統(tǒng)的lc濾波器并將諧振頻率會(huì)設(shè)置在3倍的基波頻率上的話，那么一般需要開關(guān)頻率高于1.67mhz(即30倍的基波頻率)才能將高次諧波分量充分濾除。然而，開關(guān)頻率過高，對于一些較高耐壓的功率型開關(guān)器件(如耐壓高于50v的mosfet)來說難以實(shí)現(xiàn)，且會(huì)產(chǎn)生較高的開關(guān)損耗，進(jìn)而引起開關(guān)器件的發(fā)熱，同時(shí)降低了開關(guān)型驅(qū)動(dòng)電路的效率。此外，控制信號(hào)pwm的計(jì)算更新速度需要與開關(guān)頻率一致，而開關(guān)頻率為1.67mhz(每0.6us計(jì)算一次)的計(jì)算速度對于一般處理器來說是難以實(shí)現(xiàn)的。

4、因此，有必要降低開關(guān)頻率，然而，降低開關(guān)頻率會(huì)引入更多的諧波分量，如何濾除這些諧波分量是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明在如下的多個(gè)方面中提供方案。

2、在第一方面中，本發(fā)明提供了一種用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)包括h橋驅(qū)動(dòng)電路，所述h橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述濾波電路用于濾除所述h橋驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓中的諧波分量；其特征在于，所述濾波電路包括：第一電感(l1)、第二電感(l2)、第一電容(c1)和第二電容(c2)，所述濾波電路的輸入端連接串聯(lián)的所述第一電感(l1)和所述第一電容(c1)，所述第二電感(l2)與所述第二電容(c2)串聯(lián)后與所述第一電容(c1)并聯(lián)，所述濾波電路的輸出端與所述第二電容(c2)并聯(lián)；在所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)中開關(guān)頻率低于10倍的基波頻率。

3、在一個(gè)實(shí)施例中，還包括：l1c1＝l2c2，其中，l1、l2分別為所述第一電感(l1)和所述第二電感(l2)的電感值，c1、c2分別為所述第一電容(c1)和所述第二電容(c2)的電容值。

4、在一個(gè)實(shí)施例中，還包括：l1＝l2，c1＝c2。

5、在一個(gè)實(shí)施例中，所述濾波電路的中心角頻率為：

6、

7、式中，ωc為濾波電路的中心角頻率，l1為所述第一電感(l1)的電感值，c1為所述第一電容(c1)的電容值。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)還包括換能器，所述濾波電路的輸出端與所述換能器連接，并且所述中心角頻率為所述換能器的工作角頻率。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述中心角頻率選擇所述第一電感(l1)、所述第二電感(l2)、所述第一電容(c1)和所述第二電容(c2)的數(shù)值。

10、在一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)在所述h橋驅(qū)動(dòng)電路和所述濾波電路之間還設(shè)有變壓器t，所述變壓器t用于增大所述h橋驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓的幅度。

11、在第二方面中，本發(fā)明提供了一種用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)包括h橋驅(qū)動(dòng)電路，所述h橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述濾波電路用于濾除所述h橋驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓中的諧波分量，其特征在于，所述濾波電路包括第三電感(l3)和第三電容(c3)，所述濾波電路的輸入端連接串聯(lián)的所述第三電感(l3)和所述第三電容(c3)；在所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)中開關(guān)頻率低于10倍的基波頻率；所述濾波電路的諧振頻率小于所述基波頻率。

12、本發(fā)明的有益效果在于：通過對濾波電路的改進(jìn)，使得改進(jìn)后的濾波電路可以充分濾除輸入電壓中的諧波分量，從而解決了低開關(guān)頻率引入的諧波分量無法被充分濾除的問題，同時(shí)由于未采用高開關(guān)頻率，因此也避免了過高的開關(guān)頻率導(dǎo)致的功率型開關(guān)器件選型困難、開關(guān)器件損耗高和開關(guān)型驅(qū)動(dòng)電路效率低等問題。

技術(shù)特征：

1.一種用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)包括h橋驅(qū)動(dòng)電路，所述h橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述濾波電路用于濾除所述h橋驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓中的諧波分量；其特征在于，所述濾波電路包括：第一電感(l1)、第二電感(l2)、第一電容(c1)和第二電容(c2)，所述濾波電路的輸入端連接串聯(lián)的所述第一電感(l1)和所述第一電容(c1)，所述第二電感(l2)與所述第二電容(c2)串聯(lián)后與所述第一電容(c1)并聯(lián)，所述濾波電路的輸出端與所述第二電容(c2)并聯(lián)，并且在所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)中開關(guān)頻率低于10倍的基波頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，其特征在于，還包括：l1c1＝l2c2，其中，l1、l2分別為所述第一電感(l1)和所述第二電感(l2)的電感值，c1、c2分別為所述第一電容(c1)和所述第二電容(c2)的電容值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，其特征在于，還包括：l1＝l2，c1＝c2。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，其特征在于，所述濾波電路的中心角頻率為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，其特征在于，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)還包括換能器，所述濾波電路的輸出端與所述換能器連接，并且所述中心角頻率為所述換能器的工作角頻率。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，其特征在于，根據(jù)所述中心角頻率選擇所述第一電感(l1)、所述第二電感(l2)、所述第一電容(c1)和所述第二電容(c2)的數(shù)值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，其特征在于，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)在所述h橋驅(qū)動(dòng)電路和所述濾波電路之間還設(shè)有變壓器t，所述變壓器t用于增大所述h橋驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓的幅度。

8.一種用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路，所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)包括h橋驅(qū)動(dòng)電路，所述h橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述濾波電路用于濾除所述h橋驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓中的諧波分量，其特征在于，所述濾波電路包括第三電感(l3)和第三電容(c3)，所述濾波電路的輸入端連接串聯(lián)的所述第三電感(l3)和所述第三電容(c3)；在所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)中開關(guān)頻率低于10倍的基波頻率；所述濾波電路的諧振頻率小于所述基波頻率。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及濾波技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種用于超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)的濾波電路。所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)包括H橋驅(qū)動(dòng)電路，所述H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述濾波電路用于濾除所述H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓中的諧波分量；其中，所述濾波電路包括：第一電感(L1)、第二電感(L2)、第一電容(C1)和第二電容(C2)，所述濾波電路的輸入端連接串聯(lián)的所述第一電感(L1)和所述第一電容(C1)，所述第二電感(L2)與所述第二電容(C2)串聯(lián)后與所述第一電容(C1)并聯(lián)，所述濾波電路的輸出端與所述第二電容(C2)并聯(lián)；在所述超聲軟組織手術(shù)系統(tǒng)中開關(guān)頻率低于10倍的基波頻率。本發(fā)明的濾波電路在低開關(guān)頻率下濾除諧波分量的效果更好。

技術(shù)研發(fā)人員：曹大為
受保護(hù)的技術(shù)使用者：無錫碩慧醫(yī)療科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10