一种可输出均匀方波的OPT放电控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种放电控制系统，具体涉及一种可输出均匀方波的opt放电控制系统。

背景技术：

医用强脉冲光治疗仪通过发射出特定波长范围的高强度、大能量的非相干光源，在临床上可实现对不同病变的治疗。在连续的放电过程中，由于每次电容放电能量非常大，电容的电压跌落严重，在后续的放电过程中电容能量无法在短时间内被充电到设定值，从而导致放电能量一致性非常差。这种情况带来的后果通常是首次发射出的脉冲能量由于过大而容易灼伤皮肤，后续脉冲能量过低导致治疗无效。

为了解决上述技术问题，科医人公司首次提出opt技术，opt又称为完美脉冲技术(optimalpulsetechnology)，实际上opt技术就是使光波形变为一种非常均匀的方波，可对治疗全过程进行有效控制，消除起始部分超出治疗能量的能量峰，从而提高安全性。现有的强脉冲光治疗仪设备中，由于在回路中增加了电感，会导致光波形前沿很缓，为了克服此问题，常用的技术手段通常是增加脉冲初始的导通脉宽，由于脉宽是一定的，带来的问题就是前沿会出现尖峰，且能量越小尖峰就越高，因此会增加治疗隐患。此外，这种控制系统结构技术原理异常复杂，电路器件成本很高，需要复杂的控制系统才能保证强脉冲光的波形形成近似均匀的方波。

技术实现要素：

本实用新型旨在提出一种可输出均匀方波的强脉冲光控制系统，解决现有技术中强脉冲光控制系统中存在的问题，保证输出光波为均匀方波，其前沿无尖峰后沿无衰减。

一种可输出均匀方波的强脉冲光控制系统，包括电源、控制系统、氙灯、预燃电路组件、opt模块组件、充电功能组件、储能电路、功率开关驱动电路和放电组件；

所述控制系统通过预燃电路组件对氙灯进行预燃，预燃成功后，预燃电路组件将预燃反馈信号发送至控制系统；

电源通过充电功能组件对储能电路充电，同时控制系统控制储能电路充电达到预设值后停止充电，当储能电路充电电压到达预设值时，完成充电；

所述控制系统发送驱动信号至功率开关驱动电路，功率开关驱动电路控制放电组件的开通与关断，所述氙灯的出光强度随流过opt模块组件主回路的电流改变。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型通过在强脉冲光控制系统电路中设置opt模块组件及功率管，功率管导通和关闭交替进行，由于电感的存在，流过氙灯的光强度缓慢增加及减小，再次打开功率管后，该过程重复出现，氙灯能够一直出光；此外，由于电感的存在，加载到氙灯两端电压就会减少，为了满足输出能量，因此提高能库电压，能库能量就会有所增加，释放出相同的能量时，能库能量越高，电压跌落越小，因此输出的光波形越接近方波。

2.本实用新型通过设置了opt保护电路，用于在放电过程中出现突发故障能够迅速保护主回路与氙灯，当电流超过允许上限时，opt保护电路会迅速传送控制信号至控制系统，控制系统使功率管驱动电路迅速截止，保护主回路。

3.本实用新型通过设置放电回路保护电路，采用了无源无损缓冲吸收电路形式，在功率开关工作期间能够使电压与电流波形错开，使二者重叠面积减小，显著降低开关损耗，相比于其他模式的电路，这种方案没有增加主回路的损耗，所以在同样开关损耗效率降低的情况下，可获得更高的效率。

4.本实用新型通过设置功率开关保护电路，在功率开关的栅极和发射极之间并联泄放电阻，防止在未接驱动引线的情况下，偶然加主电高压，通过米勒效应烧毁功率开关。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种可输出均匀方波的opt放电控制系统的原理框图；

图2为本实用新型所述的一种可输出均匀方波的opt放电控制系统的主回路电气图；

图3为本实用新型所述的一种可输出均匀方波的opt放电控制系统的功率开关驱动电路与放电组件之间的电气连接示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，请参见附图1为本实用新型的一种可输出均匀方波的opt放电控制系统的原理框图，作为强脉冲光治疗机中实现电到光转化的关键控制部分，经本控制系统输出的光脉冲波形为均匀方波，其前沿无尖峰、后沿无衰减，且电路原理结构简单、无需复杂的控制系统即可实现。本实用新型一种可输出均匀方波的强脉冲光控制系统，由电源1、控制系统2、氙灯3、预燃电路组件4、opt模块组件5、充电功能组件6、储能电路7、功率开关驱动电路8、放电组件9组成。其中，电源1分别与控制系统2、预燃电路组件4、充电功能组件6之间电气连接，并为上述系统或组件进行供电；控制系统2与预燃电路组件4之间双向连接，预燃电路组件4与氙灯3一端电气连接，氙灯3另一端与opt模块组件5一端相连；控制系统2还与所述充电功能组件6电气连接，充电功能组件6与储能电路7之间电气连接，且储能电路7与opt模块组件5另一端电气连接，并为opt模块组件5提供能量；控制系统2与功率开关驱动电路8电气连接，功率开关驱动电路8与放电组件9连接，放电组件9与opt模块组件5电气连接。所述控制系统2为控制板stm32。

本实施方式中的放电控制系统还包括与所述功率开关驱动电路8及放电组件9之间电气连接的功率开关保护电路10，以及与所述放电组件之间电气连接的放电回路保护电路11。

本实施方式中，opt模块组件由带有opt保护电路的opt调节电路组成。

本实施方式所述的放电控制系统的具体工作过程：首先电源1进行上电，控制系统2开启后检查所有电路是否处于正常状态，进行开机自检；自检完成后，控制系统2控制预燃电路组件4工作，使氙灯3预燃，并反馈控制系统2预燃成功信号，氙灯3预燃成功后控制系统2控制充电功能组件6工作，对储能电路7进行充电，当储能电路7充电电压到达设定值时，完成充电，此时opt电路5进入准备状态，控制系统2控制功率开关驱动电路8输出驱动信号，放电组件9、opt模块组件5同时工作，氙灯3出光，在出光过程中，功率开关保护电路10和放电保护回路11也同时工作。所述充电功能组件6为激光电源。

结合图2说明本实施方式，所述预燃电路组件4由变压器t1，整流二极管d6以及电感l3组成，变压器t1的正极与整流二极管d6连接，整流二极管d6的另一端与电感l3的一端连接，电感l3的另一端与氙灯3的正极及电源vcc相连，氙灯的负极与变压器t1的负极及opt模块组件连接，opt模块组件由带有opt保护电路的调节电路构成，其中，opt保护电路为电流互感器(图中未示出)，opt调节电路如图所示由串联设置的一个反向二极管d4及第一lc振荡电路组成，所述第一lc振荡电路由并联设置的第一电感l1及加速电容c3组成，所述opt模块组件的另一端与功率开关的集电极电气连接。

本实施方式中所述的放电回路保护电路，采用了无源无损缓冲吸收电路形式，在功率开关工作期间能够使电压与电流波形错开，使二者重叠面积减小，显著降低开关损耗，相比于其他模式的电路，这种方案没有增加主回路的损耗，所以在同样开关损耗效率降低的情况下，可获得更高的效率。放电回路保护电路包括与功率开关集电极端b点相连的电阻r1和电阻r2，与电阻r1另一端相连的二极管d3，分别与二极管d3输出端c点相连的电容c1及二极管c5，与二极管c5输出端相连的电感l2、与电感l2另一端相连的电阻r3、与电阻r3另一端d点分别相连的电容c2及二极管d2，所述电容c2的另一端与电阻r2的另一端以及二极管d1的输入端连接，所述二极管d1的输出端与高压源vcc连接，电容c1的另一端与功率开关的输出端、接地端以及储能电容的负极相连。所述二极管d2的输出端分别与高压电源vcc(氙灯正极与高压源正极为连接在一起)以及储能电容的正极连接。

结合图3说明本实施方式，图3为功率开关驱动电路与放电组件之间的电气连接示意图，所述功率开关驱动电路由驱动芯片(ka962)及相应外围控制电路组成，放电组件为igbt或ipm开关器件，具体连接关系为：驱动芯片的detect引脚与电阻rj的一端连接，电阻rj的另一端与依次与两个高压隔离二极管dhv连接，所述高压隔离二极管dhv与功率开关的集电极c连接，

驱动芯片输出端vo与电阻rg的一端连接，电阻rg的另一端与功率开关的基极以及泄放电阻rge的一端连接，所述泄放电阻rge的另一端与功率开关的发射极e连接；

驱动芯片参考端com与电阻re的一端连接，所述驱动芯片的检测端detect及功率开关的发射极e之间设有反向稳压二极管df；电阻re的另一端接两只电解电容cc和ce的中点，并与稳压二极管df连接，最后与功率开关的发射极e和泄放电阻rge连接。

本实施方式中，所述功率开关保护电路10由并联在igbt栅极和发射极之间的泄放电阻rge组成。