諧振逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)內(nèi)容涉及使用移相全橋諧振逆變器的射頻放大器。特別地，本公開(kāi)內(nèi)容針 對(duì)減少諧振逆變器的成本和復(fù)雜度。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于能量的組織治療在本領(lǐng)域是眾所周知的。將各種類型的能量（例如，電，超 聲，微波，低溫，熱，激光等）應(yīng)用到組織以實(shí)現(xiàn)期望的效果。電外科涉及將高射頻電流應(yīng)用 到手術(shù)部位以切割、燒蝕、凝結(jié)或封閉組織。源或活性電極將射頻能量從電外科發(fā)生器輸送 到組織，并且返回電極攜帶電流回到發(fā)生器。在單極電外科中，源電極通常是由外科醫(yī)生手 持的手術(shù)器械的一部分且被應(yīng)用到要治療的組織，并且返回電極被置于遠(yuǎn)離源電極以攜帶 電流回到發(fā)生器。在雙極電外科中，手持器械的其中一個(gè)電極充當(dāng)活性電極并且另一個(gè)充 當(dāng)返回電極。
[0003] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電外科發(fā)生器的例子，該發(fā)生器使用了移相全橋諧振逆變器以 產(chǎn)生執(zhí)行電外科過(guò)程所需要的電外科能量。發(fā)生器100包括諧振逆變器102和脈沖寬度調(diào) 制（PWM)控制器108。諧振逆變器102包括H-橋104和LCLC儲(chǔ)能電路（tank) 106。儲(chǔ)能 電路106包括串聯(lián)電感器、串聯(lián)電容器、并聯(lián)電感器和并聯(lián)電容器。由于在儲(chǔ)能電路106中 的元件的數(shù)量，諧振逆變器的成本和復(fù)雜度增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本描述可能使用短語(yǔ)"在一種實(shí)施例中"、"在實(shí)施例中"、"在一些實(shí)施例中"或"在 其它的實(shí)施例中"，其每個(gè)都可以指根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的同一或不同實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)。 如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"發(fā)生器"可以指能夠提供能量的設(shè)備。這種設(shè)備可以包括電源和能 夠修改由電源輸出的能量以輸出具有預(yù)期強(qiáng)度、頻率和/或波形的能量的電路。
[0005] 本文所描述的系統(tǒng)還可以利用一個(gè)或多個(gè)控制器來(lái)接收各種信息并轉(zhuǎn)換所接收 的信息以產(chǎn)生輸出。該控制器可包括任意類型的計(jì)算設(shè)備，計(jì)算電路或任意類型的處理器 或能夠執(zhí)行一系列存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令的處理電路。該控制器可包括多個(gè)處理器和/或 多核中央處理單元（CPU)并且可包括任意類型的處理器，諸如微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、 微控制器等。該控制器還可包括存儲(chǔ)器，以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或算法來(lái)執(zhí)行一系列的指令。
[0006] 任何本文所描述的數(shù)據(jù)和/或算法都可以包含在一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀的介質(zhì)或 存儲(chǔ)器上。術(shù)語(yǔ)"存儲(chǔ)器"可以包括以可被諸如處理器、計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理設(shè)備的機(jī)器讀取 的形式提供（例如，存儲(chǔ)和/或傳輸）信息的機(jī)制。例如，存儲(chǔ)器可包括只讀存儲(chǔ)器（ROM)、 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)、磁盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)、光存儲(chǔ)介質(zhì)、閃存存儲(chǔ)器設(shè)備或任何其它易失性或 非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備。其上包含的代碼或指令可通過(guò)載波信號(hào)、紅外信號(hào)、數(shù)字信號(hào)及 通過(guò)其它類似的信號(hào)來(lái)表示。
[0007] 在本公開(kāi)內(nèi)容的方面中，電外科發(fā)生器包括配置成輸出能量的儲(chǔ)能電路和配置成 驅(qū)動(dòng)該儲(chǔ)能電路的H-橋。發(fā)生器還包括變壓器。變壓器具有第一芯半體、第二芯半體、初 級(jí)繞組和具有多個(gè)匝的次級(jí)繞組，其中每個(gè)匝都被間隙隔開(kāi)。該變壓器配置成基于該間隙 提供并聯(lián)電容。
[0008] 在本公開(kāi)內(nèi)容的另一方面中，電外科發(fā)生器包括配置成輸出能量的儲(chǔ)能電路和配 置成驅(qū)動(dòng)該儲(chǔ)能電路的H-橋。該發(fā)生器還包括變壓器。該變壓器包括第一芯半體，通過(guò)第 一間隙與第一芯半體隔開(kāi)的第二芯半體、初級(jí)繞組和具有多個(gè)匝的次級(jí)繞組，其中每個(gè)匝 都被第二間隙隔開(kāi)。該變壓器配置成基于第一間隙提供磁化電感并且基于第二間隙提供并 聯(lián)電容。
[0009] 在本公開(kāi)內(nèi)容的還有的另一方面中，電外科發(fā)生器包括配置成輸出能量的儲(chǔ)能電 路和配置成驅(qū)動(dòng)該儲(chǔ)能電路的H-橋。該發(fā)生器還包括變壓器。該變壓器包括第一芯半體， 通過(guò)第一間隙與第一芯半體隔開(kāi)的第二芯半體、初級(jí)繞組和通過(guò)第二間隙與初級(jí)繞組隔開(kāi) 的次級(jí)繞組。該次級(jí)繞組具有多個(gè)匝，其中每個(gè)匝都被第三間隙隔開(kāi)。該變壓器配置成基 于第一間隙提供磁化電感，基于第二間隙提供泄漏電感并且基于第三間隙提供并聯(lián)電容。
[0010] 在上述各方面中，電外科發(fā)生器包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。初 級(jí)繞組和次級(jí)繞組兩者都置于筒管上。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，根據(jù)以下具體描述，本公開(kāi)內(nèi)容的以上和其它方面、特征及優(yōu) 點(diǎn)將變得更顯然，其中：
[0012] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電外科發(fā)生器的示意圖；
[0013] 圖2是用于在本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例中使用的變壓器的說(shuō)明；
[0014] 圖3是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的用于電外科發(fā)生器的諧振逆變器的示意圖；及
[0015] 圖4是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一種實(shí)施例的用于電外科發(fā)生器的諧振逆變器的示 意圖；及
[0016] 圖5是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的還有一種實(shí)施例的用于電外科發(fā)生器的諧振逆變器的 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下本文參考附圖描述本公開(kāi)內(nèi)容的特定實(shí)施例；但是，應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的實(shí)施 例僅僅是公開(kāi)內(nèi)容的例子并且可以以各種形式體現(xiàn)。沒(méi)有對(duì)眾所周知的功能或構(gòu)造進(jìn)行詳 細(xì)的描述，以避免用不必要的細(xì)節(jié)模糊本公開(kāi)內(nèi)容。因此，本文所公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能性 細(xì)節(jié)不要被解釋為限制，而是僅僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)和作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員在 幾乎任何合適的具體結(jié)構(gòu)中多方面地采用本公開(kāi)內(nèi)容的代表性基礎(chǔ)。相同的標(biāo)號(hào)貫穿所有 附圖的描述都可以指相似或完全相同的元件。
[0018] 本公開(kāi)內(nèi)容針對(duì)采用具有LCLC儲(chǔ)能電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和H-橋的移相全橋諧振逆變器 的電外科發(fā)生器。在本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例中，通過(guò)把元件并入到LCLC儲(chǔ)能電路的病人隔離 變壓器中可以減少在LCLC儲(chǔ)能電路中的元件的數(shù)量。
[0019] 轉(zhuǎn)到圖2,用于在本文所描述的實(shí)施例中使用的病人隔離變壓器一般性地示為 200。變壓器200包括通過(guò)間隙"L"隔開(kāi)的第一芯半體202和第二芯半體204。第一芯半 體202和第二芯半體204可以是可從FERROXCUBE(Yageo公司的一部分，以前的Phi1ips Components公司）得到的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的芯PQ2625FERROXCUBE?鐵芯。第一芯半體 202和第二芯半體204具有配置成接收筒管（bobbin) 210的各自的中央部件206和208。筒 管210包括初級(jí)繞組212和次級(jí)繞組214。初級(jí)繞組212和次級(jí)繞組214被間隙"D"隔開(kāi)。 初級(jí)繞組212和次級(jí)繞組214是從纏繞著筒管210的電線制造的。在次級(jí)繞組214中，電 線的匝被間隙"X"隔開(kāi)。如將在以下描述的，間隙"L"、"D"和"X"用于把電感器和電容器 引入到變壓器的設(shè)計(jì)中來(lái)，以減少在諧振逆變器中的元件的數(shù)量。例如，間隙"L"可用于引 入磁化電感、間隙"D"可用于引入泄漏電感，并且間隙"X"可用于引入并聯(lián)電容。
[0020] 圖3-5描繪了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的各種諧振逆變器。如在圖3-5中所示出 的，諧振逆變器包括RF源250以驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電路。RF源250可以是類似于如在圖1中所示出 的H-橋104。
[0021] 轉(zhuǎn)到圖3,根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的諧振逆變器一般性地示為300。諧振逆變器 300包括串聯(lián)電感器1^、串聯(lián)電容器Cs和并聯(lián)電感器LM。諧振逆變器還包括變壓器302。變 壓器302包括第一芯半體304和緊靠第一芯半體304的第二芯半體306。因此，不存在間 隙"L"，并且因此變壓器302不引入磁化電感。變壓器302還包括纏繞筒管312的初級(jí)繞組 308和次級(jí)繞組310。初級(jí)繞組308和次級(jí)繞組310之間的間隙"D"是可忽略的。相應(yīng)地， 由于間隙"D"可忽略，因此變壓器302不引入泄漏電感。在初級(jí)繞組308中，匝之間的間隙 是隨意大。因此，初級(jí)繞組308在變壓器302的初級(jí)側(cè)上不引入并聯(lián)電容。另一方面，次級(jí) 繞組310在次級(jí)繞組310的匝之間包括間隙"X"，因此在變壓器302的次級(jí)側(cè)上引入了圖1 的并聯(lián)電容器CP并且減少了在諧振逆變器300中所需要的分立元件的數(shù)量。并聯(lián)電容基 于間隙"X"、在構(gòu)成次級(jí)繞組310的電線的絕緣中使用的介電材料、及在次級(jí)繞組310的匝 之間的表面區(qū)域來(lái)確定。并聯(lián)電容CP可通過(guò)以下的等式來(lái)確定：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電外科發(fā)生器，包括： 配置成輸出能量的儲(chǔ)能電路； 配置成驅(qū)動(dòng)該儲(chǔ)能電路的H-橋；及 變壓器，包括： 第一芯半體； 第二芯半體； 初級(jí)繞組；及 具有多個(gè)匝的次級(jí)繞組，其中每個(gè)匝都被間隙隔開(kāi)， 其中該變壓器配置成基于該間隙提供并聯(lián)電容。
2. 如權(quán)利要求1所述的電外科發(fā)生器，包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。
3. 如權(quán)利要求2所述的電外科發(fā)生器，其中所述初級(jí)繞組置于筒管上。
4. 如權(quán)利要求2所述的電外科發(fā)生器，其中所述次級(jí)繞組置于筒管上。
5. -種電外科發(fā)生器，包括： 配置成輸出能量的儲(chǔ)能電路； 配置成驅(qū)動(dòng)該儲(chǔ)能電路的H-橋；及 變壓器，包括： 第一芯半體； 通過(guò)第一間隙與該第一芯半體隔開(kāi)的第二芯半體； 初級(jí)繞組；及 具有多個(gè)匝的次級(jí)繞組，其中每個(gè)匝都被第二間隙隔開(kāi)， 其中該變壓器配置成基于第一間隙提供磁化電感并且基于第二間隙提供并聯(lián)電容。
6. 如權(quán)利要求5所述的電外科發(fā)生器，包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。
7. 如權(quán)利要求6所述的電外科發(fā)生器，其中所述初級(jí)繞組置于筒管上。
8. 如權(quán)利要求6所述的電外科發(fā)生器，其中所述次級(jí)繞組置于筒管上。
9. 一種電外科發(fā)生器，包括： 配置成輸出能量的儲(chǔ)能電路； 配置成驅(qū)動(dòng)該儲(chǔ)能電路的H-橋；及 變壓器，包括： 第一芯半體； 通過(guò)第一間隙與該第一芯半體隔開(kāi)的第二芯半體； 初級(jí)繞組；及 通過(guò)第二間隙與該初級(jí)繞組隔開(kāi)的次級(jí)繞組，該次級(jí)繞組具有多個(gè)匝，其中每個(gè)匝都 被第三間隙隔開(kāi)， 其中該變壓器配置成基于第一間隙提供磁化電感、基于第二間隙提供泄漏電感、并且 基于第三間隙提供并聯(lián)電容。
10. 如權(quán)利要求9所述的電外科發(fā)生器，包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。
11. 如權(quán)利要求10所述的電外科發(fā)生器，其中所述初級(jí)繞組置于筒管上。
12. 如權(quán)利要求10所述的電外科發(fā)生器，其中所述次級(jí)繞組置于筒管上。
【專利摘要】本公開(kāi)內(nèi)容涉及諧振逆變器。更具體而言，本公開(kāi)內(nèi)容針對(duì)包括具有H-橋和儲(chǔ)能電路的諧振逆變器的電外科發(fā)生器。所述儲(chǔ)能電路包括變壓器，該變壓器包括第一芯半體、第二芯半體、初級(jí)繞組和具有多個(gè)匝的次級(jí)繞組，其中每個(gè)匝都被間隙隔開(kāi)。所述變壓器配置成基于所述間隙提供并聯(lián)電容。
【IPC分類】H01F27-30, A61B18-00, A61B17-32, H01F27-24, H02M7-48
【公開(kāi)號(hào)】CN104578855
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410525872
【發(fā)明人】J·H·約翰遜, J·A·吉爾伯特
【申請(qǐng)人】柯惠有限合伙公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年10月9日
【公告號(hào)】CA2860792A1, EP2863533A2, EP2863533A3, US20150105767