電外科發生器的製造方法

2023-08-08 13:28:36 2

電外科發生器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及電外科發生器。本實用新型致力於降低諧振逆變器的成本和複雜性並且提高諧振逆變器的性能。本實用新型的一個實施例涉及一種電外科發生器，其包括配置為輸出能量的儲能迴路和配置為驅動該儲能迴路的H橋。該發生器還包括扼流圈。該扼流圈扼制由該H橋產生的共模電流，並且為該儲能迴路提供漏電感。本實用新型能夠降低諧振逆變器的成本和複雜性並且提高諧振逆變器的性能。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本公開涉及使用相移全橋諧振逆變器的射頻放大器。具體來說，本公開致力於降 低諧振逆變器的成本和複雜性並且提高諧振逆變器的性能。 電外科發生器

【背景技術】
[0002] 基於能量的組織治療（Energy-based tissue treatment)是本領域中公知的。各 種類型的能量（例如，電、超聲、微波、低溫、熱、雷射等）施加到組織以實現期望的結果。電 外科包括將高射頻電流施加到手術部位以切割，燒蝕，凝結或封閉組織。源電極或有源電極 將射頻能量從電外科發生器傳送到組織，並且返回電極承載該電流返回到發生器。在單極 電外科中，源電極通常是由外科醫生手持的外科器械的一部分，並且施加到要治療的組織， 返回電極位置遠離有源電極，以承載電流返回到發生器。在雙極電外科中，手持器械的電極 之一用作有源電極，另一個電極用作返回電極。
[0003] 圖1是現有技術的電外科發生器的一個例子，其使用相移全橋諧振逆變器產生進 行電外科過程所需的電外科能量。發生器100包括諧振逆變器電路102和脈衝寬度調製 (PWM)控制器108。諧振逆變器電路102包括Η橋104和LCLC儲能迴路（tank) 106。然而， 在電外科發生器100中，FET Q1、Q2、Q3和Q4的躍遷可以感生共模電流，該共模電流在諧振 逆變器電路102中循環，引起電外科發生器100的電磁相容性（EMC)問題。 實用新型內容
[0004] 本說明書會使用短語"在一個實施例中"、"在多個實施例中"、"在一些實施例中" 或者"在其他實施例中"，它們每個表示根據本公開的相同或不同實施例中的一個或多個。 在本說明書中，"A/B"形式的短語表示A或B。在本說明書中，"A和/或B"形式的短語表 示"㈧、⑶或（A和B)"。在本說明書中，"A、B或C中的至少一個"形式的短語表示"㈧、 (B)、（C)、（A 和 B)、（A 和 C)、（B 和 C)或（A、B 和 C) "。
[0005] 術語"發生器"在本文中使用時可以指能夠提供能量的裝置。這種裝置可以包括 功率源和能夠調整功率源輸出的能量的電路，從而輸出具有期望的強度、頻率和/或波形 的能量。本文描述的系統還使用一個或多個控制器來接收各種信息並且轉換接收到的信息 以產生輸出。該控制器可以包括任何類型的計算裝置、計算電路或者能夠執行存儲在存儲 器中的一系列指令的任何類型的處理器或處理電路。該控制器可以包括多個處理器和/或 多核中央處理單元（CPU)，並且可以包括任何類型的處理器，如微處理器、數位訊號處理器、 微控制器等。該控制器還可以包括存儲器，用於存儲數據和/或算法以執行一系列指令。
[0006] 本文描述的任何數據和/或算法可以包含在一個或多個機器可讀的介質或存儲 器中。術語"存儲器"可以包括提供（例如，存儲和/或發送）處理器、計算機或數字處理 器等機器可讀取的形式的信息的機構。例如，存儲器可以包括只讀存儲器（ROM)、隨機訪問 存儲器（RAM)、磁碟存儲介質、光存儲介質、快閃記憶體裝置或者任何其他易失性或非易失性存儲 裝置。包含在其中的代碼或指令可以由載波信號、紅外信號、數位訊號或者由其他類似信號 來體現。
[0007] 本實用新型致力於降低諧振逆變器的成本和複雜性並且提高諧振逆變器的性能。
[0008] 在本公開的一方面，一種電外科發生器包括配置為輸出能量的儲能迴路和配置為 驅動該儲能迴路的Η橋。該發生器還包括扼流圈。該扼流圈配置為扼制由該Η橋產生的共 模電流，並且為該儲能迴路提供漏電感。
[0009] 該扼流圈包括具有中心構件的芯、纏繞該中心構件的初級繞組和纏繞該中心構件 的次級繞組。初級繞組和次級繞組可以包括10至15匝。初級繞組以第一方向纏繞，而次 級繞組以與第一方向相反的第二方向纏繞。初級繞組和次級繞組之間的距離確定扼流圈的 漏電感。
[0010] 在本公開的另一方面，扼流圈包括具有第一中心構件的第一半芯和具有第二中心 構件的第二半芯。圍繞第一中心構件設置有第一線筒，圍繞第二中心構件設置有第二線筒。 圍繞第一線筒設置有初級繞組，圍繞第二線筒設置有次級繞組。
[0011] 初級繞組和次級繞組可以包括10至15匝。初級繞組以第一方向纏繞，而次級繞 組以與第一方向相反的第二方向纏繞。初級繞組和次級繞組之間的距離確定扼流圈的漏電 感。初級繞組和次級繞組之間的距離是可調的。
[0012] 在本公開的另一個實施例中，提供一種調節扼流圈的漏電感的方法。該扼流圈包 括具有第一中心構件的第一半芯、具有第二中心構件的第二半芯、圍繞第一中心構件設置 的第一線筒、圍繞第二中心構件設置的第二線筒、圍繞第一線筒設置的初級繞組和圍繞第 二線筒設置的次級繞組。在該方法中，改變初級繞組和次級繞組之間的距離以調節漏電感。 可以通過相對於第二線筒移動第一線筒來改變該距離。
[0013] 本實用新型能夠降低諧振逆變器的成本和複雜性並且提高諧振逆變器的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 通過以下結合附圖的詳細描述，本公開的上述和其他方面、特徵及優點將變得更 加明顯，其中：
[0015] 圖1是現有技術的電外科發生器的示意圖；
[0016] 圖2是根據本公開一實施例的電外科發生器的不意圖；
[0017] 圖3是根據本公開一實施例的共模扼流圈的視圖；以及
[0018] 圖4是根據本公開另一實施例的共模扼流圈的視圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面參照附圖描述本公開的具體實施例；然而，應當理解，所公開的實施例僅是本 公開的例子，並且可以用各種形式來體現。不具體描述公知的功能或構造以免本公開被不 必要的細節遮蓋。因此，在此公開的特定結構和功能的細節不應被解釋為限制性的，而僅應 被解釋為權利要求的基礎和用於教導本領域的技術人員以任何適當的具體結構不同地利 用本公開的代表性基礎。在所有對附圖的描述中相同的附圖標記可以表示類似或相同的要 素。
[0020] 本公開涉及一種採用具有LCLC儲能迴路拓撲結構和Η橋的相移全橋諧振逆變器 的電外科發生器。在本公開一實施例中，該諧振逆變器使用共模（CM)扼流圈作為諧振部 件。該CM扼流圈扼制由Η橋產生的CM電流。該CM扼流圈還充當能量存儲元件，以減少該 電外科發生器中部件的數目。
[0021] 參考圖2,根據本實用新型一實施例的電外科發生器被一般性地示出為200。發 生器200包括適當的輸入控制件（例如，按鈕、啟動器、開關、觸控螢幕等），用於控制發生器 200。另外，發生器200可包括一個或多個顯示屏（未示出），用於向用戶提供各種輸出信 息（例如，強度設置、治療完成指示等）。這些控制件允許用戶調節RF能量的功率、波形以 及最大允許電弧能量水平，以根據期望的組織效果和其他參數進行改變，從而實現適合於 具體任務（例如，凝結、組織封閉、強度設置等）的期望波形。可連接到發生器200的器械 (未示出）還可以包括與發生器200的某些輸入控制件重複的多個輸入控制件。將這些輸 入控制件置於器械處可以在外科過程期間更容易且更快速地調整RF能量參數而不需要與 發生器200互動。
[0022] 發生器200可以包括多個連接器以適應各種類型的電外科器械。此外，通過包括 切換機構（例如，繼電器）以在連接器之間切換RF能量的供應，發生器200可以以單極模 式或雙極模式工作。
[0023] 發生器200包括諧振逆變器電路202和脈衝寬度調製（PWM)控制器204。諧振逆 變器電路202包括具有FET Ql、Q2、Q3和Q4的Η橋206和儲能迴路208。PWM控制器204 包括處理器210和存儲器212。
[0024] 在諧振逆變器電路202中，Η橋206被施加正的高電壓直流（+HVDC)。由有源FET 開關Ql、Q2、Q3和Q4驅動全橋結構中的儲能迴路208。如圖2中所示，PWM控制器208向 FET開關Ql、Q2、Q3和Q4提供相移PWM定時信號。FET Q1和Q2向儲能迴路208提供電壓 VS1，FET Q3和Q4向儲能迴路208提供電壓VS2。
[0025] 儲能迴路208經由有源端子214向器械（未示出）輸出電外科能量。具體來說， 有源端子214提供連續的或者脈衝化的正弦波形的高RF能量。有源端子214配置為提供 具有各種佔空比、峰值電壓、峰值因數（crest factor)和其他適當參數的多個波形。有些 類型的波形適合於特定的電外科模式。例如，有源端子214可以以切割方式提供100%佔 空比正弦波形，其最適合於燒蝕、熔化和解剖組織，還可以以凝結方式提供1-25%佔空比波 形，其最適用於燒灼組織以停止流血。
[0026] 返回端子216耦接到返回墊（未示出），用於單極過程。作為選擇，返回端子216 電耦接到器械上的返回電極（未示出）。
[0027] 為了扼制由FET開關Q1、Q2、Q3和Q4的躍遷產生的CM電流，儲能迴路208包括CM 扼流圈218。CM扼流圈傳輸差模電流，相等但是相反的電流，同時阻擋CM電流，相等並且相 位相同的電流。該CM扼流圈傳輸儲能迴路208中的差模電流，並且扼制CM電流。圖3示 出根據本公開一實施例的CM扼流圈218的示意圖。如圖3中所示，CM扼流圈218包括諧 振部件U和L 2。諧振部件U和L2代替圖1中所示的現有技術發生器結構中作為能量存儲 元件的諧振部件L s，以減少電外科發生器200中部件的數目。因此，CM扼流圈218包括儲 能迴路208中所需的差模電感，並且CM扼流圈218的互感扼制CM電流。
[0028] 如圖3中所示，CM扼流圈218包括鐵氧體芯220,如可從FERR0XCUBE(以前是Yageo 公司的Philips Components公司分部）獲得的PQ2625 FERROXCUBE?鐵氧體芯。初 級繞組222和次級繞組224纏繞芯220的中心部分226。初級繞組222和次級繞組224二 者都包括10-15匝，匝之間的間隙可以忽略。初級繞組222以第一方向（例如，左手方向） 纏繞中心構件226,次級繞組224以與初級繞組222相反的第二方向（例如，右手方向）纏 繞中心構件226。初級繞組222和次級繞組224間隔距離"d"。距離"d"確定CM扼流圈 218的漏電感。距離"d"越大，漏電感越大。
[0029] 圖4是根據本公開的另一個實施例的CM扼流圈300的視圖。CM扼流圈300包括由 兩個分開的半芯302a和302b製成的鐵氧體芯302。鐵氧體芯302可以是工業標準的芯，如 來自FERR0XCUBE的PQ2625。半芯302a包括具有圓筒形構件或線筒306的中心構件304a。 半芯302b也包括具有圓筒形構件或線筒308的中心構件304b。線筒306和308可以在平 行於由中心構件304a和304b限定的軸線"X"的縱向上移動。
[0030] 初級繞組310設置在線筒306周圍。初級繞組306包括10-15阻，匝之間的間隙可 以忽略，並且以第一方向纏繞。次級繞組312設置在線筒308周圍。次級繞組也包括10-15 匝，匝之間的間隙可以忽略，並且以與初級繞組的方向相反的第二方向纏繞。如上所述，初 級繞組和次級繞組之間的距離"d"確定CM扼流圈的漏電感。在CM扼流圈300中，距離"d" 可以通過相對於彼此移動線筒306和308來調節，從而改變距離"d"。通過調節距離"d"， 可以增加或減小漏電感。
[0031] 應當理解，以上描述僅對本公開的說明。在不偏離本公開的情況下，本領域的技術 人員可以想到各種替換和修改。因此，本公開意圖涵蓋所有這種替換、修改和變化。參照附 圖描述的實施例僅是為了說明本公開的某些例子。與以上的描述本質上相同的和/或在所 附權利要求內的其他要素、步驟、方法和技術也意圖在本公開的範圍內。
【權利要求】
1. 一種電外科發生器，包括： 儲能迴路，被配置為輸出能量； Η橋，被配置為驅動所述儲能迴路；以及 扼流圈，被配置為扼制由所述Η橋產生的共模電流，並且為所述儲能迴路提供漏電感。
2. 根據權利要求1所述的電外科發生器，其中所述扼流圈包括： 具有中心構件的芯； 纏繞所述中心構件的初級繞組；以及 纏繞所述中心構件的次級繞組。
3. 根據權利要求2所述的電外科發生器，其中所述初級繞組包括10至15匝。
4. 根據權利要求2所述的電外科發生器，其中所述次級繞組包括10至15匝。
5. 根據權利要求2所述的電外科發生器，其中所述初級繞組以第一方向纏繞。
6. 根據權利要求5所述的電外科發生器，其中所述次級繞組以與所述初級繞組的第一 方向相反的第二方向纏繞。
7. 根據權利要求2所述的電外科發生器，其中所述初級繞組和所述次級繞組之間的距 離確定所述扼流圈的漏電感。
8. 根據權利要求1所述的電外科發生器，其中所述扼流圈包括： 具有第一中心構件的第一半芯； 具有第二中心構件的第二半芯； 圍繞所述第一中心構件設置的第一線筒； 圍繞所述第二中心構件設置的第二線筒； 圍繞所述第一線筒設置的初級繞組；以及 圍繞所述第二線筒設置的次級繞組。
9. 根據權利要求8所述的電外科發生器，其中所述初級繞組包括10至15匝。
10. 根據權利要求8所述的電外科發生器，其中所述次級繞組包括10至15匝。
11. 根據權利要求8所述的電外科發生器，其中所述初級繞組以第一方向纏繞。
12. 根據權利要求11所述的電外科發生器，其中所述次級繞組以與所述初級繞組的第 一方向相反的第二方向纏繞。
13. 根據權利要求7所述的電外科發生器，其中所述初級繞組和所述次級繞組之間的 距離確定所述扼流圈的漏電感。
14. 根據權利要求13所述的電外科發生器，其中所述初級繞組和所述次級繞組之間的 距離是可調的。
【文檔編號】H02P13/10GK203851055SQ201420115503
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】J·H·詹森, J·A·吉爾伯特 申請人:柯惠有限合夥公司