储能元件能量泄放与回收电路、高压电源、能量发生器的制作方法

本实用新型涉及一种储能元件能量泄放电路，特别是涉及一种储能元件能量泄放与回收电路、高压电源、能量发生器。

背景技术：

在大多数电压或者电流输出设备中，为了满足设备稳定性输出，通常在输出端并联一个或多个电容至地，这些电容在增加输出稳定性的同时，降低了设备输出的动态响应速度，尤其是在输出端信号需要跟随负载变化动态调整时影响更甚。

电外科能量发生器产生高频高压电流，作用于需要手术的人体部位，以产生切割、凝血的手术效果。

电外科能量发生器包括产生高压直流电压输出的高压电源、将直流电压和高频低压信号转变为高频高压电流信号的功放、与功放连接的手术电极、在手术电极供电回路中检测患者身体组织的实时阻抗的传感器和控制器。电外科能量发生器在单级应用中，能量发生器从手术电极输出高频高压电流，同时通过中性电极返回，形成一个电流回路。在双级应用中，能量发生器从其中一个电极流出高频高压电流，从另一电极返回，形成一个电流回路。在单级和/或双级应用中，手术电极电流流经人体的肌肉、骨骼、血管、脂肪等不同组织，以及执行手术中切割、凝血等不同任务时，人体组织的阻抗特性不同，控制器根据电流回路检测到的实时阻抗、电压、电流和预期功率进行比较，实时调整高压电源的输出直流电压，进而通过功放电路产生调整后的高频高压电流，以产生不同的临床效果。

在传统的电外科能量发生器中，高压电源的输出端并联有一个较大的电容，储存较大的能量。在实际手术中，控制器基于手术部位组织的实时阻抗调节高压电源的输出电压大小，从而调节功放输出的高频高压电流信号，以满足预设的作用在人体部位的目标功率。该并联电容会降低高压电源输出端电压响应控制器控制信号的速度，进而影响到功放输出的高频高压电流对不同的手术组织或处理任务的实时响应，影响临床效果。

现有电外科能量发生器的高压电源输出端通过并联一个电阻到地的方式进行电容储存能量的泄放，将电容储存的能量以电阻热能形式散耗，增加设备温升，对电阻元件的功率等级要求很高，不易获得，另外，对于电容储存的能量并没有回收利用。

在公开号为US9186201B2的美国专利中披露了一种高压电源储存能量的快速泄放的装置和方法，具体如下：控制器根据手术电极与中性电极之间的组织阻抗与当前设定的预期功率，输出控制信号到高压电源，并与高压电源输出电压分压后的反馈电压进行误差比较，当控制信号低于反馈电压时，误差放大器A1输出低电压，关闭PM，同时误差放大器A2输出高电压，控制开关管160打开，通过电感150、开关管160和电阻162组成电容134上的存储能量的快速泄放；当高压电源的输出电压下降到控制器设定的控制信号后，误差放大器A1输出一定的电压对PM进行控制，误差放大器A2输出低电压关闭开关管160，此时与电感负载150并联的二极管155对电感中储存的能量以热量的方式进行泄放。该专利虽然能够实现能量发生器的高压电源处电容储存能量的快速泄放，使输出电压快速的下降到预定值。但是，泄放的能量储存于负载电感中，然后以热量的方式耗散掉，增加系统温升；且当控制信号大于当前反馈电压时，输出电压升高仅依靠高压电源提供能量，其上升速度有限。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种储能元件能量泄放与回收电路、高压电源、能量发生器。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种储能元件能量泄放与回收电路，包括储能元件、变压器、第一开关电路、第二开关电路、以及控制第一开关电路和第二开关电路断开或闭合的控制模块；

所述储能元件、变压器的初级线圈和第一开关电路构成了储能元件能量泄放回路，

所述储能元件能量泄放回路的结构为：所述储能元件的第一端与变压器初级线圈的非同名端连接，变压器初级线圈的同名端与第一开关电路的第一连接端连接，第一开关电路的第二连接端与地连接，第一开关电路的开关端与控制模块的泄放控制端连接；

所述储能元件、变压器的次级线圈和第二开关电路构成了储能元件能量回收回路，

所述储能元件能量回收回路的结构为：所述储能元件的第一端还与第二开关电路的第一连接端连接，第二开关电路的第二连接端与变压器次级线圈的同名端连接，变压器次级线圈的非同名端与地连接，第二开关电路的开关端与控制模块的回收控制端连接,所述储能元件的第二端与地连接；

在所述变压器次级线圈的同名端上还连接有一个或多个第二电容，所述第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端连接，第二电容的第二端与地连接。

上述技术方案的有益效果是：基于变压器的结构和电磁感应原理，使用初级线圈构成能量泄放回路，次级线圈构成能量回收回路，不以热能形式耗散泄放的能量，将泄放的能量存储起来，实现了储能元件的存储能量快速泄放和回收至储能元件，节能，该电路结构能减小所在系统的温升，提高系统的动态响应特性，提高了可靠性。通过第二电容对次级线圈中的能量进行存储，将初级线圈的能量转移至第二电容，能增加能量回收电路的能量储存能力，在短时间内能提供足够大的峰值电流，使储能电容的电压能够快速上升。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端之间串接有一个或多个第一二极管，所述第一二极管的阳极与变压器次级线圈的同名端连接，第一二极管的阴极与第二电容的第一端连接。

上述技术方案的有益效果是：增加第一二极管为了防止第二电容向次级线圈倒灌电流，确保能量回收电路电流的单向流通，次级线圈只能对第二电容充电。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述储能元件的第一端与第二开关电路的第一连接端之间串接有一个或多个第二二极管，所述第二二极管的阴极与储能元件的第一端连接，第二二极管的阳极与第二开关电路的第一连接端连接。

上述技术方案的有益效果是：防止储能元件或者与储能元件连接的电源倒灌电流至第二电容和/或次级线圈，确保能量回收电路只能对储能元件充电。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述第一开关电路包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极与变压器初级线圈的同名端连接，第一MOS管的源极与地连接，第一MOS管的栅极与控制模块的泄放控制端连接。

上述技术方案的有益效果是：使用MOS管作为能量泄放电路的开关元件，能够承受大电流，动态响应快，易于控制，可靠性好。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括泄放限流电路，所述泄放限流电路包括设置在第一MOS管的栅极与控制模块的泄放控制端之间的第四运算放大器，串接在第一MOS管的源极与地之间的第三电阻；

所述第四运算放大器的正向输入端与控制模块的泄放控制端连接，第四运算放大器的负向输入端分别与第三电阻的第一端和第一MOS管的源极连接，第四运算放大器的输出端与第一MOS管的栅极连接。

上述技术方案的有益效果是：防止储能元件的能量泄放电路的泄放电流过大，烧毁电路。该泄放限流电路，通过第四运算放大器、第三电阻和第一MOS管形成了恒流泄放电路，通过改变第三电阻的阻值可设置不同的限流值，使用灵活方便，易于调整。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述第二开关电路包括第二MOS管、第一电阻、第二电阻和第三MOS管，

所述第二MOS管的漏极与储能元件的第一端连接，第二MOS管的源极分别与变压器次级线圈的同名端和第一电阻的第一端连接，第二MOS管的栅极分别与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极与地连接，第三MOS管的栅极与控制模块的回收控制端连接。

上述技术方案的有益效果是：使用MOS管作为能量泄放电路的开关元件，能够承受大电流，动态响应快，易于控制，可靠性好。

根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供了一种包含上述任一电路的高压电源，所述储能元件为并联在高压电源输出端的第一电容；

所述控制模块包括用于检测高压电源输出端的输出电压的反馈电路、控制器、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一参考电源和第二参考电源；

所述反馈电路的输入端与第一电容的第一端连接，反馈电路的输出端与第一运算放大器的负向输入端连接，第一运算放大器的正向输入端与控制器的控制信号端连接；所述第一运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的负向输入端、第三运算放大器的正向输入端和高压电源的电压调节端连接；

所述第二运算放大器的正向输入端与第一参考电源输出端连接，第二运算放大器的输出端与第一开关电路的开关端连接；

所述第三运算放大器的负向输入端与第二参考电源输出端连接，第三运算放大器的输出端与第二开关电路的开关端连接。

上述技术方案的有益效果是：解决了高压电源输出电压的调整响应速度受制于其输出端并联大电容储存过多的能量问题，本技术方案对高压电源的输出电压实时反馈，通过储能元件能量泄放与回收电路，在高压电源需要减小电压输出时，能快速泄放大电容上的储能，实现快速降压，并将泄放的能量存储起来；在高压电源需要增大输出电压时，大电容同时接收高压电源和泄放回收电路提供的能量，其输出电压上升速度得到极大的提高。同时由于泄放电路多余的能量被储存起来，没有以热量的方式耗散掉，该电路的设计将减少系统温升，提高可靠性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括PWM信号发生器，所述PWM信号发生器的输入端与第一运算放大器的输出端连接，PWM信号发生器的输出端与高压电源的电压调节端连接。

上述技术方案的有益效果是：通过PWM信号发生器调整高压电源输出电压，调整精度高。

根据本实用新型的第三个方面，本实用新型提供了一种包含上述任一高压电源的能量发生器，还包括AC/DC转换器、功放、一个或两个电极、信号发生器、以及用于检测电极电流回路的阻抗的传感器；

所述AC/DC转换器输入端与市电连接，AC/DC转换器输出端与高压电源输入端连接，高压电源输出端与功放高压输入端连接，信号发生器输出端与功放高频驱动信号输入端连接，功放输出端与电极的第一端连接，所述电极的第二端作用在人体手术部位上，传感器输出端与控制器的信号输入端连接；

或者包括设置所述电极作用在人体部位上的目标功率的输入装置，所述输入装置的输出端与所述控制器的目标功率输入端连接。

上述技术方案的有益效果是：能够根据手术中电极的作用部位变化和工作任务变化，快速调整能量发生器输出的高频高压电流，对手术阻值的实时响应好，系统温升小，临床效果显著。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施方式中高压电源的电路结构图；

图2是本实用新型一具体实施方式中能量发生器的系统框图；

图3是本实用新型一具体实施方式中能量发生器中电压检测电路结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型公开了一种储能元件能量泄放与回收电路，在一种优选实施方式中，如图1所示，电路包括储能元件、变压器、第一开关电路、第二开关电路、以及控制第一开关电路和第二开关电路断开或闭合的控制模块；

储能元件、变压器的初级线圈和第一开关电路构成了储能元件能量泄放回路，

储能元件能量泄放回路的结构为：储能元件的第一端与变压器初级线圈的非同名端连接，变压器初级线圈的同名端与第一开关电路的第一连接端连接，第一开关电路的第二连接端与地连接，第一开关电路的开关端与控制模块的泄放控制端连接；

储能元件、变压器的次级线圈和第二开关电路构成了储能元件能量回收回路，

储能元件能量回收回路的结构为：储能元件的第一端还与第二开关电路的第一连接端连接，第二开关电路的第二连接端与变压器次级线圈的同名端连接，变压器次级线圈的非同名端与地连接，第二开关电路的开关端与控制模块的回收控制端连接,所述储能元件的第二端与地连接；

在变压器次级线圈的同名端上还连接有一个或多个第二电容，第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端连接，第二电容的第二端与地连接。

在本实施方式中，储能元件可以为电容，尤其是大电容，电感，压电元件等。第一开关电路、第二开关电路可选用电控开关、继电器、三极管、MOS管等开关元件之一或者任意组合实现。控制模块可包含单片机或者MCU处理器，以及逻辑电路，可通过单片机或MCU的I/O管脚输出高电平或低电平去控制第一开关电路和第二开关电路的断开和闭合。第二电容可选择容值较大的电容，为了增加第二电容的储能能力，可选择多个电容并联的形式。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在第二电容的第一端与变压器次级线圈的同名端之间串接有一个或多个第一二极管，第一二极管的阳极与变压器次级线圈的同名端连接，第一二极管的阴极与第二电容的第一端连接。

在本实施方式中，第一二极管可选用肖特基二极管，为防止第一二极管击穿，可选择多个连接方向一致的二极管串联的形式。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在储能元件的第一端与第二开关电路的第一连接端之间串接有一个或多个第二二极管，第二二极管的阴极与储能元件的第一端连接，第二二极管的阳极与第二开关电路的第一连接端连接。

在本实施方式中，为防止第二二极管击穿，可选择多个连接方向一致的二极管串联的形式。

在本实用新型的一种优选实施方式中，第一开关电路包括第一MOS管，第一MOS管的漏极与变压器初级线圈的同名端连接，第一MOS管的源极与地连接，第一MOS管的栅极与控制模块的泄放控制端连接。

在本实施方式中，第一MOS管为NMOS管。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括泄放限流电路，泄放限流电路包括设置在第一MOS管的栅极与控制模块的泄放控制端之间的第四运算放大器，串接在第一MOS管的源极与地之间的第三电阻；

第四运算放大器的正向输入端与控制模块的泄放控制端连接，第四运算放大器的负向输入端分别与第三电阻的第一端和第一MOS管的源极连接，第四运算放大器的输出端与第一MOS管的栅极连接。

在本实施方式中，根据虚短原理，第三电阻的第一端的电压值与第四运算放大器正向输入端的电压值相等，若第四运算放大器正向输入端的电压值恒定，储能元件能量泄放回路将以恒定的电流泄放能量，因此，通过对第三电阻设置不同的阻值，可以实现对泄放电流不同极限值的设定。

在本实用新型的一种优选实施方式中，第二开关电路包括第二MOS管、第一电阻、第二电阻和第三MOS管，

第二MOS管的漏极与储能元件的第一端连接，第二MOS管的源极分别与变压器次级线圈的同名端和第一电阻的第一端连接，第二MOS管的栅极分别与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极与地连接，第三MOS管的栅极与控制模块的回收控制端连接。

在本实施方式中，第二MOS管可为PMOS管，第三MOS管可为NMOS管，当控制模块的回收控制端输出高电平时，第三MOS管导通，第二电阻的第二端与地接通，第二MOS管导通，第二开关电路闭合，储能元件的能量回收电路接通。

本实用新型公开了一种高压电源，如图1所示，储能元件为并联在高压电源输出端的第一电容；

控制模块包括用于检测高压电源输出端的输出电压的反馈电路、控制器、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一参考电源和第二参考电源；

反馈电路的输入端与第一电容的第一端连接，反馈电路的输出端与第一运算放大器的负向输入端连接，第一运算放大器的正向输入端与控制器的控制信号端连接；第一运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的负向输入端、第三运算放大器的正向输入端和高压电源的电压调节端连接；

第二运算放大器的正向输入端与第一参考电源输出端连接，第二运算放大器的输出端与第一开关电路的开关端连接；

第三运算放大器的负向输入端与第二参考电源输出端连接，第三运算放大器的输出端与第二开关电路的开关端连接。

优选的，还包括PWM信号发生器，PWM信号发生器的输入端与第一运算放大器的输出端连接，PWM信号发生器的输出端与高压电源的电压调节端连接。

在本实施方式中，第一参考电源为低电压电源，输出电压小于0.5V，第二参考电源为较高电压电源，输出电压为4.0V左右，可选用对应的电压基准芯片或者电压基准芯片加精密电阻分压网络获得，4.0V电压基准芯片可选用REF2940AIDBZT，第一参考电源可通过1.2V基准电源芯片LM385D-1-2输出电压外加精密电阻分压网络获得，具体的电路结构本领域技术人员可从电源芯片的技术手册中获得。

在本实施方式中，反馈电路用于对高压电源输出端的电压进行衰减反馈，可通过串联电阻分压网络实现衰减反馈，优选的，分压网络中的电阻值应选用较大阻值的，如MΩ级的高压电阻，工作电压为0～350V以减小能量损耗。控制器为单片机或者MCU芯片以及其外围电路，也可为FPGA，型号可为XC3S100E-4VQG100C。控制器的控制信号端输出电压值为高压电源目标输出电压值的衰减值，且衰减倍数与反馈电路的衰减倍数一致。高压电源可为全桥开关电源，在本实施方式中，若没有PWM信号发生器，高压电源可包括移相全桥DC/DC转换电路和控制移相全桥DC/DC转换电路的MOS功率管导通或截止的相移全桥控制芯片，相移全桥控制芯片可为UCC3895、UCC28950等，具体的电路结构可参照现有技术公开号为CN103204082B的中国专利，第一运算放大器输出模拟控制信号至相移全桥控制芯片，相移全桥控制芯片接收到该模拟控制信号后产生相应的PWM控制信号来实现对移相全桥DC/DC转换电路中功率MOS管的开关控制，从而使高压电源持续的产生期望的直流电压值。在本实施方式中，由于模拟控制本身相对于数字控制信号更易受到干扰，相移全桥控制芯片产生的PWM信号的频率提升有限，有一定的时间延迟，很难实现更高的动态响应，易造成由于组织阻抗变化带来更大的功率偏差，可能无法实现更为理想的组织效应。因此，增设PWM信号发生器，其通过调制脉冲宽度的占空比实现不同的输出电压。

在本实施方式中，第一运算放大器为误差放大器，该误差放大器开环直流增益较大，其与比较器工作原理类似，其主要差别在于该误差放大器主要利用同相输入端与反相输入端虚短的原理，通过与PWM信号发生器构成的闭环系统。该误差放大器工作在放大状态，即稳定时，同相端与反向端电压相同，由于其开关增益较大，其输出电压位于0.8V～3.3V之间，具体数值决定了PWM控制器输出的占空比；当该误差放大器同相端和反相端电压差别较大时，此时该误差放大器等同于一个比较器，其输出值一般小于0.5V或大于4.0V，此时，将触发后面的能量泄放回路或者能量回收回路工作，储能电容放电或充电。

在本实施方式中，高压电源的工作原理为：

控制器的控制信号端的输出电压(控制信号)与高压电源输出端的直流电压经反馈电路衰减后的电压(简称反馈电压)进行比较：

当控制信号与反馈电压相差不大时：

第一运算放大器工作在稳定状态，输出电压往往位于0.8V～3.3V之间，第一运算放大器的输出电压的大小决定了PWM信号发生器的输出占空比，进而调节高压电源的输出电压大小，当高压电源的输出电压略高于目标值时，反馈回路的输出电压略大于控制器输出控制信号电压，第一运算放大器将他们的差值进行误差放大，第一运算放大器输出电压降低，进而导致PWM输出占空比降低，导致输出电压下降，反之，当输出电压略降低时，通过上述调整，使输出电压上升，通过上述的闭环调整，最终使输出电压保持在恒定值(该值等于控制器输出控制信号的电压值乘以反馈衰减倍数)。

当控制信号小于反馈电压时：

经第一运算放大器(即误差放大器A1)误差放大后输出电压VO，VO电压低于第一参考电源输出的电压VL(VL一般取值0.5V)时，PWM信号发生器输出信号的占空比为0，即PWM控制器输出处于关闭状态，同时VO与VL通过与第二运算放大器(即误差放大器A2)进行误差放大，输出一个大于0的电压，并通过由第四运算放大器A4构成的跟随器电路，打开第一MOS管Q1，此时，高压电源输出端的第一电容C1的储存能量通过变压器，第一MOS管Q1，第三电阻R3构成能量泄放回路，将第一电容C1上多余的能量快速泄放。同步地，第三运算放大器A3输出端输出低电平至第三MOS管Q3的栅极，第三MOS管Q3截止，第二MOS管Q2截止，第一电容C1的能量回收回路断开，变压器次级线圈截止。变压器的初级线圈等效于一个电感，泄放电流流过变压器初级绕组时，其能量被变压器的初级线圈储存起来，图1中，第三电阻R3与第一MOS管Q1、第四运算放大器A4构成恒流源电路，对流过变压器初级线圈的最大电流进行限制，防止电路损坏。

当控制信号大于反馈电压时：

经第一运算放大器(即误差放大器A1)放大后输出电压VO，VO电压高于第二参考电源输出电压VH(VH一般取值4.0V)时，PWM信号发生器输出信号的占空比最大，即高压电源输出端以最大的电流对第一电容C1进行充电，以使第一电容C1电压快速的上升。同时，VO与第一参考电源输出电压VL通过第二运算放大器(即误差放大器A2)进行误差放大，输出一个小于0V的电压，第四运算放大器A4输出低电平控制第二MOS管Q2截止关闭，此时变压器的初级线圈将产生反向电动势，反向电动势通过铁芯传递到次级线圈，并通过变压器次级线圈、第一二极管D1向第二电容C2充电，即将储存在变压器初级线圈中的能量转移到第二电容C2上，同时VO与VH通过第三运算放大器(即误差放大器A3)进行误差放大，第三运算放大器输出高电平控制第三MOS管Q3打开，进而通过第一电阻R1、第二电阻R2打开第二MOS管Q2，此时储存在第二电容C2上的能量通过第二MOS管Q2、第二二极管D2向第一电容C1充电，第一电容C1同时被高压电源和能量回收电路充电，上升速度得到极大的提高。

本实用新型公开了一种能量发生器，在一种优选实施方式中，如图2所示，该能量发生器包括上述高压电源、还包括AC/DC转换器、功放、一个或两个电极、信号发生器、以及用于检测电极电流回路的阻抗的传感器；

AC/DC转换器输入端与市电连接，AC/DC转换器输出端与高压电源输入端连接，高压电源输出端与功放高压输入端连接，信号发生器输出端与功放高频驱动信号输入端连接，功放输出端与电极的第一端连接，电极的第二端作用在人体手术部位上，传感器输出端与控制器的信号输入端连接；

或者包括设置电极作用在人体部位上的目标功率的输入装置，输入装置的输出端与控制器的目标功率输入端连接。

在本实施方式中，功放的作用是将低压高频信号转换成高压高频信号，通过在功放高压输入端输入高压直流电压用于供电，该输出直流电压的大小决定了功放输出高频高压信号的幅值大小。在功放高频驱动信号输入端输入低压高频信号用作驱动信号，低压高频信号为数字信号，可为幅度为5V或者3.3V的TTL电平，其频率为几百kHz量级。低压高频信号由信号发生器产生，信号发生器可选用专门的信号发生芯片，如MAX038，也可使用控制器内部的信号发生单元产生，控制器可选用型号为XC3S100E-4VQG100C的FPGA。

在本实施方式中，功放即是将低压高频信号转换成高压高频信号，功放的输入包括低压高频驱动信号和供电的高压直流电压，直流电压的大小直接决定了功放输出高频高压信号的大小，信号发生器的输出信号决定了高频高压信号的频率，功放可选用APT8030JN，本领域技术人员可参考数据手册搭建电路，此处不再赘述。

在本实施方式中，该能量发生器主要用于电外科手术，可为单电极或者双电极。AC/DC转换器用于将市电转换为直流电压，包含整流桥电路。高压电源将AC/DC转换器输出的直流电压转换为电压大小可调的高压直流电压，其电压大小受控制器设定，输出的直流电压经功放后输出与直流电压成正比的高频电压，该高频电压通过手术电极加载到手术部位，作用于组织，然后经返回电极返回到功放，形成高频电流回路。传感器包括电压传感器和电流传感器，分别用于检测电极电流回路中的实时电压和实时电流。由于人体不同组织的阻抗不同，电极执行不同任务时的阻抗也不相同，如止血和切割阻抗不同。传感器对作用于组织的高频电压和电流进行采样，控制器计算出实时阻抗，控制器根据当前计算的阻抗值和医生预设的目标功率值等电参数，计算出在高压电源输出端应输出的目标电压值，并计算目标电压值经过与反馈电路相同的衰减倍数后的控制信号电压值，并将控制信号电压值通过内部的D/A转换通道输出至第一运算放大器正向输入端，与反馈电路的输出电压值做误差放大，并利用误差放大输出值控制高压电源的输出电压，进而控制加载在手术部位的高频电压电流，通过以上步骤的反复闭环调整，最终使输出的高频电压电流达到预期设定，满足临床效果。

在本实施方式中，传感器至少包括检测能量发生器输出端电流的电流传感器和输出端电压的电压检测电路，电流传感器可选择霍尔电流传感器或电流互感器，如图3所示，电压检测电路包括并联在高频高压信号测试端的电容分压网络和与电容分压网络相连的模拟隔离器；

电容分压网络包括按任意顺序串接在一起的至少一个第一类电容和至少一个第二类电容，第一类电容的耐压值高于第二类电容的耐压值，第一类电容的容值小于第二类电容的容值，第一类电容的耐压值与第二类电容的耐压值的比值不小于第二类电容的容值与第一类电容的容值的比值；

模拟隔离器的两个输入端并接在一个第二类电容两端或者一个以上第二类电容组成的串接网络的两端。

在本实施方式中，高频高压信号测试端可为电外科能量发生器的输出端，高频高压电压信号的频率一般为几百KHz，电压峰值为KV量级，如5KV，电容分压可避免电阻分压时电阻电感特性带来的非线性影响；电容分压网络一端连接一个电极，另一端连接另一个电极(电外科能量发生器为双极应用)或者中性电极(电外科能量发生器为单极应用)。

上述技术方案的有益效果为：电容的电感特性可以忽略不计，通过电容分压网络获得的电压与高频高压测试端的电压具有良好的线性对应关系，提高了电压测试精度；通过模拟隔离器能有效地隔离高频高压测试端和电压检测电路输出端，避免了电压检测电路输出端连接的其他信号处理电路产生的低频信号反向耦合入电极，安全性得到提高。通过多个第一类电容串联或者多个第二类电容串联可以降低对第一类电容和第二类电容的耐压值的要求，进而降低成本。

在本实施方式中，依据电容分压原理，第一类电容需要承受大部分或全部的高频高压测试端的高压压降，因此，其容值应小于或者远小于第二类电容的容值，优选的，第一类电容的耐压值均高于高频高压测试端的电压峰值。当第一类电容为多个串联和/或第二类电容为多个串联时，任意一个第一类电容的耐压值高于任意一个第二类电容的耐压值，任意一个第一类电容的容值小于任意一个第二类电容的容值，任意一个第一类电容的耐压值与任意一个第二类电容的耐压值的比值不小于所有第二类电容的串联等效容值与所有第一类电容的串联等效容值的比值。因为电容的耐压值对电容的成本影响较大，因此，采用多个电容串联的方式可以降低成本。

在本实施方式中，模拟隔离器可选用现有的模拟隔离电路结构，如可选用隔离放大器，或者线性光耦器件，或者隔离变压器，具体电路结构本领域技术人员可根据选购的器件的数据手册搭建，为公知技术，在此不再赘述。

优选的，模拟隔离器包括隔离变压器T和连接在隔离变压器T次级线圈同名端和/或非同名端的接地电阻；隔离变压器T的初级线圈两端并接在一个第二类电容两端或者一个以上第二类电容组成的串接网络的两端。

上述技术方案的有益效果为：公开了一种模拟隔离器的具体电路结构，该电路结构使用方便、结构简单，性价比高。

在本实施方式中，为了给隔离变压器T次级线圈提供能量泄放回路和提取其两端电压，可在次级线圈同名端串联一个接地电阻R5,接地电阻R5另一端与地连接,和/或在次级线圈非同名端的接地电阻R4，接地电阻R4另一端与地连接。隔离变压器可选用低压隔离变压器(低压，是指对地电压在1000V及以下。)优选的，初次级匝比选择1:1，或相近似的比例，实现低压电信号的隔离输出，不用担心控制器端低频信号向电极应用端进行反向耦合的问题，安全性得到提高。

在本实施方式中，优选的，电容分压网络包括第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，第三电容C3和第五电容C5为第一类电容，第四电容C4为第二类电容；

第三电容C3第一端与高频高压信号测试端连接，第三电容C3第二端与第四电容C4第一端连接，第四电容C4第二端与第五电容C5第一端连接，第五电容C5第二端与高频高压信号的公共端连接。高频高压信号的公共端为单电级应用中的中性电极或者双电极应用中的除高频高压信号测试端所在电极外的另一个电极。

在本实施方式中，还包括信号调理电路；信号调理电路包括乘法器、低通滤波器、第一A/D转换器；

乘法器的输入端与模拟隔离器的输出端连接，乘法器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与第一A/D转换器的输入端连接，第一A/D转换器的输出端为电压检测电路的输出端。

在本实施方式中，乘法器可选择模拟乘法器芯片AD734以及其外围电路组成，具体电路结构本领域技术人员可通过芯片手册得到。低通滤波器可选用RC低通滤波器或者低通滤波器芯片搭建完成，本领域技术人员可根据现有技术获得。第一A/D转换器可选用12位或更高采集精度的高速A/D采集芯片，如MCP3201芯片以及其外围电路组成，具体电路结构本领域技术人员可通过芯片手册得到。

在本实施方式中，优选的，第一类电容为高压电容，第二类电容的耐压值不大于100V；

和/或第二类电容与第一类电容的容值比不小于100:1。

在本实施方式中，高压电容，一般指的是1kv以上的电容，或者10kv以上的电容。第二类电容的容值远大于高压电容的容值，如其容值之比为500:1，甚至更大，如第一类电容可选用一个容值为10pF的高压电容，第二类电容可选用一个容值为5.6nF的耐压值为50V的电容；通过电容分压的方式，可将高达5kV的高频高压信号降低到10V以下，再通过低压变压器隔离，将该信号以差分或单端输入的方式送到模拟乘法器中，经模拟乘法器乘法处理后，输出信号经低通滤波器后转换成直流电压，然后经高分辨力的A/D转换器转换成数字信号后送入控制器，控制器进行开方处理，并根据前端电容分压设计的分压比，计算出能量发生器输出的实际有效值电压。

在本实用新型的一种应用场景中，能量泄放与回收的过程包括：

将控制器输出的控制信号电压与高压电源的输出电压的衰减反馈电压进行比较，控制信号为高压电源的目标输出电压的衰减值；

若控制信号电压小于反馈电压，高压电源减小输出电压，控制模块打开高压电源输出端并联的第一电容的能量泄放回路和断开能量回收回路，能量泄放回路包括第一电容、变压器初级线圈和第一MOS管，第一电容的能量被储存在变压器的初级线圈中；

若控制信号电压大于反馈电压，高压电源增大输出电压并对高压电源输出端并联的第一电容进行充电；

同步地，控制模块打开第一电容的能量回收回路和关闭能量泄放回路，能量回收回路包括第一电容、变压器次级线圈、第二电容和第二MOS管；变压器初级线圈中的能量转移至次级线圈，通过能量回收回路对第一电容充电。

将需要泄放的能量通过变压器快速泄放和存储，然后转换成高压输出需要利用的能量，通过热效应耗散掉的能量减少，有利于遏制系统温升的提高，增加可靠性。控制信号大于当前反馈电压时，第一电容同时接收高压电源和泄放回收电路提供的能量，其输出电压上升速度得到极大的提高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。