本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種驅(qū)動電路，特別是涉及一種全橋驅(qū)動裝置/方法、超聲換能器及超聲系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

超聲換能器是一種既可以把電能轉(zhuǎn)化為聲能、又可以把聲能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其工作原理是依據(jù)壓電材料的正逆壓電效應(yīng)，利用逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，即在壓電材料上加上某種特定頻率的交變正弦信號，材料就會隨所加信號頻率變化的機(jī)械形變，繼而在周圍介質(zhì)中產(chǎn)生疏密相間的機(jī)械波，如果其振動頻率在超聲范圍，這種機(jī)械波就是超聲波。接收時(shí)，利用正壓電效應(yīng)把來自探測物的聲信號變成電信號輸出。例如，超聲手術(shù)系統(tǒng)利用了超聲換能器的逆壓電效應(yīng)，超聲測試系統(tǒng)則利用了超聲換能器的正逆壓電效應(yīng)。

超聲換能器是超聲手術(shù)系統(tǒng)中產(chǎn)生超聲振動的關(guān)鍵部件，也是超聲測試系統(tǒng)中產(chǎn)生并接收超聲的部件，其驅(qū)動電路的性能對整個(gè)超聲手術(shù)系統(tǒng)或超聲測試系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用。而現(xiàn)有的超聲換能器的驅(qū)動方法多采用推挽功率驅(qū)動方式。推挽驅(qū)動是兩不同極性晶體管輸出電路無輸出變壓器。是兩個(gè)參數(shù)相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于電路中，各負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù)，電路工作時(shí)，兩只對稱的功率開關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負(fù)載灌電流，也可以從負(fù)載抽取電流。缺點(diǎn)是：變壓器帶有中心抽頭，而且開關(guān)管的承受電壓較高；由于變壓器原邊漏感的存在，功率開關(guān)管關(guān)斷的瞬間，漏源極會產(chǎn)生較大的電壓尖峰，另外輸入電流的紋波較大，因而輸入濾波器的體積較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種全橋驅(qū)動裝置/方法、超聲換能器及超聲系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有超聲換能器的推挽式驅(qū)動電路缺乏保護(hù)功能的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種全橋驅(qū)動裝置，所述全橋驅(qū)動裝置包括第一半橋驅(qū)動模塊和第二半橋驅(qū)動模塊；所述第一半橋驅(qū)動模塊輸出的第一驅(qū)動信號和所述第二半橋驅(qū)動模塊輸出的第二驅(qū)動信號驅(qū)動一超聲換能器；所述第一半橋驅(qū)動模塊包括：第一半橋驅(qū)動單元，將外部輸入的第一驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第一高邊驅(qū)動信號和第一低邊驅(qū)動信號；第一功率驅(qū)動單元，與所述第一半橋驅(qū)動單元相連，將所述第一高邊驅(qū)動信號放大成第一高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一高邊開關(guān)管，及將所述第一低邊驅(qū)動信號放大成第一低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一低邊開關(guān)管；第一回差保護(hù)單元，采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號，將所述第一工作電流信號轉(zhuǎn)換成第一回差保護(hù)信號，并將所述第一回差保護(hù)信號傳輸至所述第一半橋驅(qū)動單元，控制所述第一半橋驅(qū)動單元的回差；所述第一工作電流信號即為所述第一驅(qū)動信號；所述第二半橋驅(qū)動模塊包括：第二半橋驅(qū)動單元，將外部輸入的第二驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第二高邊驅(qū)動信號和第二低邊驅(qū)動信號；第二功率驅(qū)動單元，與所述第二半橋驅(qū)動單元相連，將所述第二高邊驅(qū)動信號放大成第二高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二高邊開關(guān)管，及將所述第二低邊驅(qū)動信號放大成第二低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二低邊開關(guān)管；第二回差保護(hù)單元，采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號，將所述第二工作電流信號轉(zhuǎn)換成第二回差保護(hù)信號，并將所述第二回差保護(hù)信號傳輸至所述第二半橋驅(qū)動單元，控制所述第二半橋驅(qū)動單元的回差；所述第二工作電流信號即為所述第二驅(qū)動信號。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一回差保護(hù)單元包括：第一采樣電阻，設(shè)置于所述第一低邊開關(guān)管的輸出端與地之間，采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號；所述第一高邊開關(guān)管的輸出端與所述第一低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；第一阻容濾波器，與所述第一采樣電阻并聯(lián)，對所述第一工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第一直流采樣信號；第一比例放大器，與所述第一阻容濾波器的輸出端相連，放大所述第一直流采樣信號；第一保護(hù)電路，與所述第一比例放大器的輸出端相連，包括第一保護(hù)時(shí)間配置單元，第一保護(hù)信號反饋單元；所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第一比例放大器的輸出端相連，所述第一保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第一半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第一保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端通過一二極管與所述第一比例放大器的輸出端相連，防止電流倒流。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第二回差保護(hù)單元包括：第二采樣電阻，設(shè)置于所述第二低邊開關(guān)管的輸出端與地之間，采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號；所述第二高邊開關(guān)管的輸出端與所述第二低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；第二阻容濾波器，與所述第二采樣電阻并聯(lián)，對所述第二工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第二直流采樣信號；第二比例放大器，與所述第二阻容濾波器的輸出端相連，放大所述第二直流采樣信號；第二保護(hù)電路，與所述第二比例放大器的輸出端相連，包括第二保護(hù)時(shí)間配置單元，第二保護(hù)信號反饋單元；所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第二比例放大器的輸出端相連，所述第二保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第二半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第二保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端通過一二極管與所述第二比例放大器的輸出端相連，防止電流倒流。

本發(fā)明還提供一種全橋驅(qū)動方法，所述全橋驅(qū)動方法包括：將第一半橋驅(qū)動模塊輸出的第一驅(qū)動信號和第二半橋驅(qū)動模塊輸出的第二驅(qū)動信號驅(qū)動一超聲換能器；其中，所述第一半橋驅(qū)動模塊包括：第一半橋驅(qū)動單元，將外部輸入的第一驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第一高邊驅(qū)動信號和第一低邊驅(qū)動信號；第一功率驅(qū)動單元，與所述第一半橋驅(qū)動單元相連，將所述第一高邊驅(qū)動信號放大成第一高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一高邊開關(guān)管，及將所述第一低邊驅(qū)動信號放大成第一低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一低邊開關(guān)管；第一回差保護(hù)單元，采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號，將所述第一工作電流信號轉(zhuǎn)換成第一回差保護(hù)信號，并將所述第一回差保護(hù)信號傳輸至所述第一半橋驅(qū)動單元，控制所述第一半橋驅(qū)動單元的回差；所述第一工作電流信號即為所述第一驅(qū)動信號；所述第二半橋驅(qū)動模塊包括：第二半橋驅(qū)動單元，將外部輸入的第二驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第二高邊驅(qū)動信號和第二低邊驅(qū)動信號；第二功率驅(qū)動單元，與所述第二半橋驅(qū)動單元相連，將所述第二高邊驅(qū)動信號放大成第二高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二高邊開關(guān)管，及將所述第二低邊驅(qū)動信號放大成第二低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二低邊開關(guān)管；第二回差保護(hù)單元，采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號，將所述第二工作電流信號轉(zhuǎn)換成第二回差保護(hù)信號，并將所述第二回差保護(hù)信號傳輸至所述第二半橋驅(qū)動單元，控制所述第二半橋驅(qū)動單元的回差；所述第二工作電流信號即為所述第二驅(qū)動信號。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一回差保護(hù)單元的工作方法包括：利用設(shè)置于所述第一低邊開關(guān)管的輸出端與地之間的第一采樣電阻采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號；所述第一高邊開關(guān)管的輸出端與所述第一低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；利用與所述第一采樣電阻并聯(lián)的第一阻容濾波器對所述第一工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第一直流采樣信號；利用與所述第一阻容濾波器的輸出端相連的第一比例放大器放大所述第一直流采樣信號；利用與所述第一比例放大器的輸出端相連的第一保護(hù)電路將所述第一回差保護(hù)信號傳輸至所述第一半橋驅(qū)動單元；所述第一保護(hù)電路包括第一保護(hù)時(shí)間配置單元，第一保護(hù)信號反饋單元；所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第一比例放大器的輸出端相連，所述第一保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第一半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第一保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第二回差保護(hù)單元的工作方法包括：利用設(shè)置于所述第二低邊開關(guān)管的輸出端與地之間的第二采樣電阻采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號；所述第二高邊開關(guān)管的輸出端與所述第二低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；利用與所述第二采樣電阻并聯(lián)的第二阻容濾波器對所述第二工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第二直流采樣信號；利用與所述第二阻容濾波器的輸出端相連的第二比例放大器放大所述第二直流采樣信號；利用與所述第二比例放大器的輸出端相連的第二保護(hù)電路將所述第二回差保護(hù)信號傳輸至所述第二半橋驅(qū)動單元；所述第二保護(hù)電路包括第二保護(hù)時(shí)間配置單元，第二保護(hù)信號反饋單元；所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第二比例放大器的輸出端相連，所述第二保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第二半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第二保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。

本發(fā)明還提供一種超聲換能器，所述超聲換能器由所述全橋驅(qū)動裝置輸出的第一驅(qū)動信號或第二驅(qū)動信號驅(qū)動。

本發(fā)明還提供一種超聲系統(tǒng)，所述超聲系統(tǒng)包括所述全橋驅(qū)動裝置。

如上所述，本發(fā)明所述的全橋驅(qū)動裝置/方法、超聲換能器及超聲系統(tǒng)，具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的全橋驅(qū)動裝置或方法可應(yīng)用于超聲換能器，實(shí)現(xiàn)超聲換能器的全橋驅(qū)動，而且驅(qū)動過程中的保護(hù)時(shí)間可以靈活設(shè)定，同時(shí)還具有帶回差的功率保護(hù)功能。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例所述的全橋驅(qū)動裝置的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a顯示為本發(fā)明實(shí)施例所述的全橋驅(qū)動裝置的第一回差保護(hù)單元的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2b顯示為本發(fā)明實(shí)施例所述的全橋驅(qū)動裝置的第二回差保護(hù)單元的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例所述的全橋驅(qū)動裝置的一種示例性電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明實(shí)施例所述的全橋驅(qū)動方法的一種實(shí)現(xiàn)流程示意圖。

圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例所述的第一回差保護(hù)單元的工作方法的一種實(shí)現(xiàn)流程示意圖。

圖6顯示為本發(fā)明實(shí)施例所述的第二回差保護(hù)單元的工作方法的一種實(shí)現(xiàn)流程示意圖。

元件標(biāo)號說明

100 全橋驅(qū)動裝置

110 第一半橋驅(qū)動模塊

111 第一半橋驅(qū)動單元

112 第一功率驅(qū)動單元

113 第一回差保護(hù)單元

1131 第一采樣電阻

1132 第一阻容濾波器

1133 第一比例放大器

1134 第一保護(hù)電路

120 第二半橋驅(qū)動模塊

121 第二半橋驅(qū)動單元

122 第二功率驅(qū)動單元

123 第二回差保護(hù)單元

1231 第二采樣電阻

1232 第二阻容濾波器

1232 第二比例放大器

1234 第二保護(hù)電路

200 超聲換能器

S501～S504 步驟

S601～S604 步驟

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種全橋驅(qū)動裝置，所述全橋驅(qū)動裝置100包括第一半橋驅(qū)動模塊110和第二半橋驅(qū)動模塊120；所述第一半橋驅(qū)動模塊輸出的第一驅(qū)動信號和所述第二半橋驅(qū)動模塊輸出的第二驅(qū)動信號驅(qū)動一超聲換能器200。其中，超聲換能器200是用于超聲手術(shù)治療類超聲換能器。

所述第一半橋驅(qū)動模塊110包括第一半橋驅(qū)動單元111，第一功率驅(qū)動單元112，第一回差保護(hù)單元113。所述第一半橋驅(qū)動單元111將外部輸入的第一驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第一高邊驅(qū)動信號和第一低邊驅(qū)動信號。所述第一功率驅(qū)動單元112與所述第一半橋驅(qū)動單元111相連，將所述第一高邊驅(qū)動信號放大成第一高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一高邊開關(guān)管，及將所述第一低邊驅(qū)動信號放大成第一低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一低邊開關(guān)管。其中，高邊驅(qū)動(High-side Driver，HSD)是指通過直接在用電器或者驅(qū)動裝置前通過在電源線閉合開關(guān)來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動裝置的使能，而低邊驅(qū)動(Low-side Driver，LSD)則是通過在用電器或者驅(qū)動裝置后，通過閉合地線來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動裝置使能。所述第一回差保護(hù)單元113采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號，將所述第一工作電流信號轉(zhuǎn)換成第一回差保護(hù)信號，并將所述第一回差保護(hù)信號傳輸至所述第一半橋驅(qū)動單元，控制所述第一半橋驅(qū)動單元的回差；所述第一工作電流信號即為所述第一驅(qū)動信號?；夭钍窃趦x表全部測量范圍內(nèi)，被測量值上行和下行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差，也稱儀表的變差。對這個(gè)最大偏差值進(jìn)行設(shè)定，就稱為“回差設(shè)定”，包括滯環(huán)和死區(qū)的設(shè)定。滯環(huán)是測量設(shè)備輸出量與先前輸入量順序有關(guān)的一種特性。當(dāng)輸入量分別由增加方向、減小方向到達(dá)同一量時(shí)，兩輸出量之差稱為滯后誤差。死區(qū)是指控制不到的區(qū)域，在變頻器里一般是指功率器件輸出電壓、電流的“0”區(qū)，在傳動控制里一般是指電機(jī)正反向轉(zhuǎn)換電壓、電流的過零區(qū)。死區(qū)時(shí)間當(dāng)然越小越好，但之所以設(shè)置死區(qū)時(shí)間，是為了安全，因此又不可沒有。最佳的設(shè)置是：在保證安全的前提下，死區(qū)越小越好，以不炸功率管、輸出不短路為目的。

所述第二半橋驅(qū)動模塊120包括：第二半橋驅(qū)動單元121，第二功率驅(qū)動單元122，第二回差保護(hù)單元123。所述第二半橋驅(qū)動單元121將外部輸入的第二驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第二高邊驅(qū)動信號和第二低邊驅(qū)動信號。所述第二功率驅(qū)動單元122與所述第二半橋驅(qū)動單元121相連，將所述第二高邊驅(qū)動信號放大成第二高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二高邊開關(guān)管，及將所述第二低邊驅(qū)動信號放大成第二低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二低邊開關(guān)管。所述第二回差保護(hù)單元123采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號，將所述第二工作電流信號轉(zhuǎn)換成第二回差保護(hù)信號，并將所述第二回差保護(hù)信號傳輸至所述第二半橋驅(qū)動單元，控制所述第二半橋驅(qū)動單元的回差；所述第二工作電流信號即為所述第二驅(qū)動信號。

參見圖2a所示，所述第一回差保護(hù)單元113包括：第一采樣電阻1131，第一阻容濾波器1132，第一比例放大器1133，第一保護(hù)電路1134。所述第一采樣電阻1131設(shè)置于所述第一低邊開關(guān)管的輸出端與地之間，采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號；所述第一高邊開關(guān)管的輸出端與所述第一低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；所述第一阻容濾波器1132與所述第一采樣電阻并聯(lián)，對所述第一工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第一直流采樣信號；所述第一比例放大器1133與所述第一阻容濾波器的輸出端相連，放大所述第一直流采樣信號；所述第一保護(hù)電路1134與所述第一比例放大器的輸出端相連，包括第一保護(hù)時(shí)間配置單元，第一保護(hù)信號反饋單元；所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第一比例放大器的輸出端相連，所述第一保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第一半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第一保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端通過一二極管與所述第一比例放大器的輸出端相連，防止電流倒流。

參見圖2b所示，所述第二回差保護(hù)單元123包括：第二采樣電阻1231，第二阻容濾波器1232，第二比例放大器1233，第二保護(hù)電路1234。所述第二采樣電阻1231設(shè)置于所述第二低邊開關(guān)管的輸出端與地之間，采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號；所述第二高邊開關(guān)管的輸出端與所述第二低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；所述第二阻容濾波器1232與所述第二采樣電阻并聯(lián)，對所述第二工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第二直流采樣信號；所述第二比例放大器1233與所述第二阻容濾波器的輸出端相連，放大所述第二直流采樣信號；所述第二保護(hù)電路1234與所述第二比例放大器的輸出端相連，包括第二保護(hù)時(shí)間配置單元，第二保護(hù)信號反饋單元；所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第二比例放大器的輸出端相連，所述第二保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第二半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第二保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端通過一二極管與所述第二比例放大器的輸出端相連，防止電流倒流。

圖3為所述全橋驅(qū)動裝置的一種示例性電路結(jié)構(gòu)，其由兩組結(jié)構(gòu)完全相同的半橋電路組合而成。第一組半橋電路包括半橋驅(qū)動芯片U1、功率驅(qū)動芯片U2、第一高邊開關(guān)管Q1、第一低邊開關(guān)管Q2、電阻R10、比例放大器U3A、比較器U3B；半橋驅(qū)動芯片U1與功率驅(qū)動芯片U2相連，功率驅(qū)動芯片U2分別與第一高邊開關(guān)管Q1和第一低邊開關(guān)管Q2相連，電阻R10分別與第一高邊開關(guān)管Q1和第一低邊開關(guān)管Q2相連，比例放大器U3A通過阻容濾波器與電阻R10相連；比較器U3B通過一保護(hù)電路與比例放大器U3A相連，保護(hù)電路包括D4、C6、R11；D4的作用是防止電流倒流，保證保護(hù)時(shí)間；C6、R11用于配置保護(hù)時(shí)間；U3b分別與R7、R12、R13、R15、R16相連，實(shí)現(xiàn)了帶回差的保護(hù)功能。所述第一半橋驅(qū)動單元為半橋驅(qū)動芯片U1；所述第一功率驅(qū)動單元為功率驅(qū)動芯片U2；所述第一高邊開關(guān)管為第一高邊開關(guān)管Q1；所述第一低邊開關(guān)管為第一低邊開關(guān)管Q2；所述第一采樣電阻為電阻R10；所述第一阻容濾波器為與R10并聯(lián)的R6和C5；所述第一比例放大器為比例放大器U3A；所述第一保護(hù)時(shí)間配置單元包括與所述比例放大器U3A的輸出端相連的D4，和分別與D4串聯(lián)的C6和R11；D4的作用是防止電流倒流，保證保護(hù)時(shí)間；C6和R11并聯(lián)用于配置保護(hù)時(shí)間；所述第一保護(hù)信號反饋單元包括U3B、R7、R12、R13、R15、R16；其中R12連接于U3B的正向輸入端和輸出端之間，R7連接于U3B的輸出端和電壓VCC之間，R13和R15串聯(lián)接于U3B的正向輸入端和電壓VCC之間，R16接于R13和地之間。

其中，驅(qū)動信號PWM 1經(jīng)過半橋驅(qū)動芯片U1，產(chǎn)生第一高邊驅(qū)動信號PWM-H和第一低邊驅(qū)動信號PWM-L，信號PWM-H和PWM-L經(jīng)過功率驅(qū)動芯片U2的放大后產(chǎn)生開關(guān)管驅(qū)動信號PWM-H_1和PWM-L_1，用于直接驅(qū)動第一高邊開關(guān)管Q1和第一低邊開關(guān)管Q2；電阻R10對第一高邊開關(guān)管Q1和第一低邊開關(guān)管Q2的工作電流進(jìn)行采樣，可以得到信號Vs；Vs經(jīng)過阻容濾波得到穩(wěn)定的直流采樣信號Vs_1，再由比例放大器U3A放大得到信號Vs_2；Vs_2經(jīng)過D4、C6、R11得到信號Vs_3。Vs_3經(jīng)過比較器U3B得到電路保護(hù)信號Vd。

具體地，由外部電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號PWM 1經(jīng)過半橋驅(qū)動芯片U1，產(chǎn)生第一高邊驅(qū)動信號PWM-H和第一低邊驅(qū)動信號PWM-L，分別用于驅(qū)動第一高邊開關(guān)管Q1和第一低邊開關(guān)管Q2。芯片U1可以設(shè)定PWM-H與PWM-L的死區(qū)時(shí)間，防止開關(guān)管損壞。由于半橋驅(qū)動芯片U1的驅(qū)動電流有限，信號PWM-H和PWM-L經(jīng)過功率驅(qū)動芯片U2的放大后產(chǎn)生開關(guān)管驅(qū)動信號PWM-H_1和PWM-L_1，用于直接驅(qū)動開關(guān)管。通過電阻R10對開關(guān)管的工作電流進(jìn)行采樣，可以得到信號Vs，Vs經(jīng)過阻容濾波得到穩(wěn)定的直流采樣信號Vs_1，再由比例放大器U3A放大得到信號Vs_2。Vs_2經(jīng)過D4、C6、R11得到信號Vs_3。Vs_3經(jīng)過比較器U3B得到電路保護(hù)信號Vd。其中，D4的作用是防止電流倒流，保證保護(hù)時(shí)間；C6、R11用于配置保護(hù)時(shí)間；U3b、R7、R12、R13、R15、R16實(shí)現(xiàn)了帶回差的保護(hù)功能。

第二組半橋電路與第一組半橋電路的結(jié)構(gòu)和原理都完全相同。所述第二半橋驅(qū)動單元為半橋驅(qū)動芯片U4；所述第二功率驅(qū)動單元為功率驅(qū)動芯片U5；所述第二高邊開關(guān)管為第二高邊開關(guān)管Q3；所述第二低邊開關(guān)管為第二低邊開關(guān)管Q4；所述第二采樣電阻為電阻R26；所述第二阻容濾波器為與R26并聯(lián)的R22和C12；所述第二比例放大器為比例放大器U6A；所述第二保護(hù)時(shí)間配置單元包括與所述比例放大器U6A的輸出端相連的D8，和分別與D8串聯(lián)的C13和R27；C13和R27并聯(lián)用于配置保護(hù)時(shí)間；所述第二保護(hù)信號反饋單元包括U6B、R23、R28、R29、R31、R32；其中R28連接于U6B的正向輸入端和輸出端之間，R23連接于U6B的輸出端和電壓VCC之間，R29和R31串聯(lián)接于U6B的正向輸入端和電壓VCC之間，R32接于R29和地之間。

本發(fā)明所述的全橋驅(qū)動裝置具有更好的帶負(fù)載能力，減少能量損失，且采用的回差控制可以更好地保護(hù)開關(guān)管。

本發(fā)明還提供一種全橋驅(qū)動方法，所述全橋驅(qū)動裝置可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的全橋驅(qū)動方法，但本發(fā)明所述的全橋驅(qū)動方法的實(shí)現(xiàn)裝置包括但不限于本實(shí)施例列舉的全橋驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)，凡是根據(jù)本發(fā)明的原理所做的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)變形和替換，都包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明所述的全橋驅(qū)動方法的保護(hù)范圍不限于本實(shí)施例列舉的步驟執(zhí)行順序，凡是根據(jù)本發(fā)明的原理所做的現(xiàn)有技術(shù)的步驟增減、步驟替換所實(shí)現(xiàn)的方案都包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

參見圖4所示，所述全橋驅(qū)動方法包括：將第一半橋驅(qū)動模塊輸出的第一驅(qū)動信號和第二半橋驅(qū)動模塊輸出的第二驅(qū)動信號驅(qū)動一超聲換能器。

其中，參見圖1所示，所述第一半橋驅(qū)動模塊110包括第一半橋驅(qū)動單元111，第一功率驅(qū)動單元112，第一回差保護(hù)單元113。所述第一半橋驅(qū)動單元111將外部輸入的第一驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第一高邊驅(qū)動信號和第一低邊驅(qū)動信號。所述第一功率驅(qū)動單元112與所述第一半橋驅(qū)動單元111相連，將所述第一高邊驅(qū)動信號放大成第一高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一高邊開關(guān)管，及將所述第一低邊驅(qū)動信號放大成第一低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第一低邊開關(guān)管。所述第一回差保護(hù)單元113采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號，將所述第一工作電流信號轉(zhuǎn)換成第一回差保護(hù)信號，并將所述第一回差保護(hù)信號傳輸至所述第一半橋驅(qū)動單元，控制所述第一半橋驅(qū)動單元的回差；所述第一工作電流信號即為所述第一驅(qū)動信號。

所述第二半橋驅(qū)動模塊120包括：第二半橋驅(qū)動單元121，第二功率驅(qū)動單元122，第二回差保護(hù)單元123。所述第二半橋驅(qū)動單元121將外部輸入的第二驅(qū)動脈沖信號轉(zhuǎn)換成第二高邊驅(qū)動信號和第二低邊驅(qū)動信號。所述第二功率驅(qū)動單元122與所述第二半橋驅(qū)動單元121相連，將所述第二高邊驅(qū)動信號放大成第二高邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二高邊開關(guān)管，及將所述第二低邊驅(qū)動信號放大成第二低邊開關(guān)管驅(qū)動信號驅(qū)動第二低邊開關(guān)管。所述第二回差保護(hù)單元123采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號，將所述第二工作電流信號轉(zhuǎn)換成第二回差保護(hù)信號，并將所述第二回差保護(hù)信號傳輸至所述第二半橋驅(qū)動單元，控制所述第二半橋驅(qū)動單元的回差；所述第二工作電流信號即為所述第二驅(qū)動信號。

參見圖5所示，所述第一回差保護(hù)單元的工作方法包括：

S501，利用設(shè)置于所述第一低邊開關(guān)管的輸出端與地之間的第一采樣電阻采集所述第一高邊開關(guān)管或第一低邊開關(guān)管的第一工作電流信號；所述第一高邊開關(guān)管的輸出端與所述第一低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；

S502，利用與所述第一采樣電阻并聯(lián)的第一阻容濾波器對所述第一工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第一直流采樣信號；

S503，利用與所述第一阻容濾波器的輸出端相連的第一比例放大器放大所述第一直流采樣信號；

S504，利用與所述第一比例放大器的輸出端相連的第一保護(hù)電路將所述第一回差保護(hù)信號傳輸至所述第一半橋驅(qū)動單元；所述第一保護(hù)電路包括第一保護(hù)時(shí)間配置單元，第一保護(hù)信號反饋單元；所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第一比例放大器的輸出端相連，所述第一保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第一半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第一保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第一保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。

參見圖6所示，所述第二回差保護(hù)單元的工作方法包括：

S601，利用設(shè)置于所述第二低邊開關(guān)管的輸出端與地之間的第二采樣電阻采集所述第二高邊開關(guān)管或第二低邊開關(guān)管的第二工作電流信號；所述第二高邊開關(guān)管的輸出端與所述第二低邊開關(guān)管的輸出端串聯(lián)；

S602，利用與所述第二采樣電阻并聯(lián)的第二阻容濾波器對所述第二工作電流進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的第二直流采樣信號；

S603，利用與所述第二阻容濾波器的輸出端相連的第二比例放大器放大所述第二直流采樣信號；

S604，利用與所述第二比例放大器的輸出端相連的第二保護(hù)電路將所述第二回差保護(hù)信號傳輸至所述第二半橋驅(qū)動單元；所述第二保護(hù)電路包括第二保護(hù)時(shí)間配置單元，第二保護(hù)信號反饋單元；所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與所述第二比例放大器的輸出端相連，所述第二保護(hù)信號反饋單元的輸出端與所述第二半橋驅(qū)動單元的保護(hù)輸入端相連；所述第二保護(hù)時(shí)間配置單元連接于所述第二保護(hù)信號反饋單元的第一輸入端與第二輸入端之間。

本發(fā)明所述的全橋驅(qū)動裝置或方法可應(yīng)用于超聲換能器，實(shí)現(xiàn)超聲換能器的全橋驅(qū)動，而且驅(qū)動過程中的保護(hù)時(shí)間可以靈活設(shè)定，同時(shí)還具有帶回差的功率保護(hù)功能。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種超聲換能器，所述超聲換能器由上述全橋驅(qū)動裝置輸出的第一驅(qū)動信號或第二驅(qū)動信號驅(qū)動。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種超聲系統(tǒng)，所述超聲系統(tǒng)包括所述全橋驅(qū)動裝置。所述超聲系統(tǒng)可為超聲手術(shù)系統(tǒng)，例如超聲骨刀系統(tǒng)、超聲吸引刀系統(tǒng)、超聲切割止血刀系統(tǒng)等，進(jìn)一步的，所述超聲手術(shù)系統(tǒng)還可包括主機(jī)、與所述主機(jī)電連接的手柄、以及安裝于所述手柄前端的刀具，所述全橋驅(qū)動裝置設(shè)于所述主機(jī)內(nèi)，所述超聲換能器設(shè)于所述手柄內(nèi)，所述全橋驅(qū)動裝置輸出的第一驅(qū)動信號或第二驅(qū)動信號驅(qū)動所述超聲換能器，所述超聲換能器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并傳遞給所述刀具對組織進(jìn)行處理。或所述超聲系統(tǒng)為超聲測試系統(tǒng)。

綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。