諧振逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本公開內容涉及使用移相全橋諧振逆變器的射頻放大器。特別地，本公開內容針 對減少諧振逆變器的成本和復雜度。
【背景技術】
[0002] 基于能量的組織治療在本領域是眾所周知的。將各種類型的能量（例如，電，超 聲，微波，低溫，熱，激光等）應用到組織以實現期望的效果。電外科涉及將高射頻電流應用 到手術部位以切割、燒蝕、凝結或封閉組織。源或活性電極將射頻能量從電外科發生器輸送 到組織，并且返回電極攜帶電流回到發生器。在單極電外科中，源電極通常是由外科醫生手 持的手術器械的一部分且被應用到要治療的組織，并且返回電極被置于遠離源電極以攜帶 電流回到發生器。在雙極電外科中，手持器械的其中一個電極充當活性電極并且另一個充 當返回電極。
[0003] 圖1是現有技術的電外科發生器的例子，該發生器使用了移相全橋諧振逆變器以 產生執行電外科過程所需要的電外科能量。發生器100包括諧振逆變器102和脈沖寬度調 制（PWM)控制器108。諧振逆變器102包括H-橋104和LCLC儲能電路（tank) 106。儲能 電路106包括串聯電感器、串聯電容器、并聯電感器和并聯電容器。由于在儲能電路106中 的元件的數量，諧振逆變器的成本和復雜度增大。
【發明內容】
[0004] 本描述可能使用短語"在一種實施例中"、"在實施例中"、"在一些實施例中"或"在 其它的實施例中"，其每個都可以指根據本公開內容的同一或不同實施例中的一個或多個。 如本文所使用的，術語"發生器"可以指能夠提供能量的設備。這種設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期強度、頻率和/或波形的能量的電路。
[0005] 本文所描述的系統還可以利用一個或多個控制器來接收各種信息并轉換所接收 的信息以產生輸出。該控制器可包括任意類型的計算設備，計算電路或任意類型的處理器 或能夠執行一系列存儲在存儲器中的指令的處理電路。該控制器可包括多個處理器和/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、數字信號處理器、 微控制器等。該控制器還可包括存儲器，以存儲數據和/或算法來執行一系列的指令。
[0006] 任何本文所描述的數據和/或算法都可以包含在一個或多個機器可讀的介質或 存儲器上。術語"存儲器"可以包括以可被諸如處理器、計算機或數據處理設備的機器讀取 的形式提供（例如，存儲和/或傳輸）信息的機制。例如，存儲器可包括只讀存儲器（ROM)、 隨機存取存儲器（RAM)、磁盤存儲介質、光存儲介質、閃存存儲器設備或任何其它易失性或 非易失性存儲器存儲設備。其上包含的代碼或指令可通過載波信號、紅外信號、數字信號及 通過其它類似的信號來表示。
[0007] 在本公開內容的方面中，電外科發生器包括配置成輸出能量的儲能電路和配置成 驅動該儲能電路的H-橋。發生器還包括變壓器。變壓器具有第一芯半體、第二芯半體、初 級繞組和具有多個匝的次級繞組，其中每個匝都被間隙隔開。該變壓器配置成基于該間隙 提供并聯電容。
[0008] 在本公開內容的另一方面中，電外科發生器包括配置成輸出能量的儲能電路和配 置成驅動該儲能電路的H-橋。該發生器還包括變壓器。該變壓器包括第一芯半體，通過第 一間隙與第一芯半體隔開的第二芯半體、初級繞組和具有多個匝的次級繞組，其中每個匝 都被第二間隙隔開。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 聯電容。
[0009] 在本公開內容的還有的另一方面中，電外科發生器包括配置成輸出能量的儲能電 路和配置成驅動該儲能電路的H-橋。該發生器還包括變壓器。該變壓器包括第一芯半體， 通過第一間隙與第一芯半體隔開的第二芯半體、初級繞組和通過第二間隙與初級繞組隔開 的次級繞組。該次級繞組具有多個匝，其中每個匝都被第三間隙隔開。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電容。
[0010] 在上述各方面中，電外科發生器包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。初 級繞組和次級繞組兩者都置于筒管上。
【附圖說明】
[0011] 當結合附圖考慮時，根據以下具體描述，本公開內容的以上和其它方面、特征及優 點將變得更顯然，其中：
[0012] 圖1是現有技術的電外科發生器的示意圖；
[0013] 圖2是用于在本公開內容的實施例中使用的變壓器的說明；
[0014] 圖3是根據本公開內容的實施例的用于電外科發生器的諧振逆變器的示意圖；及
[0015] 圖4是根據本公開內容的另一種實施例的用于電外科發生器的諧振逆變器的示 意圖；及
[0016] 圖5是根據本公開內容的還有一種實施例的用于電外科發生器的諧振逆變器的 示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 以下本文參考附圖描述本公開內容的特定實施例；但是，應當理解，所公開的實施 例僅僅是公開內容的例子并且可以以各種形式體現。沒有對眾所周知的功能或構造進行詳 細的描述，以避免用不必要的細節模糊本公開內容。因此，本文所公開的具體結構和功能性 細節不要被解釋為限制，而是僅僅作為權利要求的基礎和作為用于教導本領域技術人員在 幾乎任何合適的具體結構中多方面地采用本公開內容的代表性基礎。相同的標號貫穿所有 附圖的描述都可以指相似或完全相同的元件。
[0018] 本公開內容針對采用具有LCLC儲能電路拓撲結構和H-橋的移相全橋諧振逆變器 的電外科發生器。在本公開內容的實施例中，通過把元件并入到LCLC儲能電路的病人隔離 變壓器中可以減少在LCLC儲能電路中的元件的數量。
[0019] 轉到圖2,用于在本文所描述的實施例中使用的病人隔離變壓器一般性地示為 200。變壓器200包括通過間隙"L"隔開的第一芯半體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）得到的工業標準的芯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包括初級繞組212和次級繞組214。初級繞組212和次級繞組214被間隙"D"隔開。 初級繞組212和次級繞組214是從纏繞著筒管210的電線制造的。在次級繞組214中，電 線的匝被間隙"X"隔開。如將在以下描述的，間隙"L"、"D"和"X"用于把電感器和電容器 引入到變壓器的設計中來，以減少在諧振逆變器中的元件的數量。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"可用于引入并聯電容。
[0020] 圖3-5描繪了根據本公開內容的實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以驅動儲能電路。RF源250可以是類似于如在圖1中所示出 的H-橋104。
[0021] 轉到圖3,根據本公開內容的實施例的諧振逆變器一般性地示為300。諧振逆變器 300包括串聯電感器1^、串聯電容器Cs和并聯電感器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的初級繞組 308和次級繞組310。初級繞組308和次級繞組310之間的間隙"D"是可忽略的。相應地， 由于間隙"D"可忽略，因此變壓器302不引入泄漏電感。在初級繞組308中，匝之間的間隙 是隨意大。因此，初級繞組308在變壓器302的初級側上不引入并聯電容。另一方面，次級 繞組310在次級繞組310的匝之間包括間隙"X"，因此在變壓器302的次級側上引入了圖1 的并聯電容器CP并且減少了在諧振逆變器300中所需要的分立元件的數量。并聯電容基 于間隙"X"、在構成次級繞組310的電線的絕緣中使用的介電材料、及在次級繞組310的匝 之間的表面區域來確定。并聯電容CP可通過以下的等式來確定：
【主權項】
1. 一種電外科發生器，包括： 配置成輸出能量的儲能電路； 配置成驅動該儲能電路的H-橋；及 變壓器，包括： 第一芯半體； 第二芯半體； 初級繞組；及 具有多個匝的次級繞組，其中每個匝都被間隙隔開， 其中該變壓器配置成基于該間隙提供并聯電容。
2. 如權利要求1所述的電外科發生器，包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。
3. 如權利要求2所述的電外科發生器，其中所述初級繞組置于筒管上。
4. 如權利要求2所述的電外科發生器，其中所述次級繞組置于筒管上。
5. -種電外科發生器，包括： 配置成輸出能量的儲能電路； 配置成驅動該儲能電路的H-橋；及 變壓器，包括： 第一芯半體； 通過第一間隙與該第一芯半體隔開的第二芯半體； 初級繞組；及 具有多個匝的次級繞組，其中每個匝都被第二間隙隔開， 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電容。
6. 如權利要求5所述的電外科發生器，包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。
7. 如權利要求6所述的電外科發生器，其中所述初級繞組置于筒管上。
8. 如權利要求6所述的電外科發生器，其中所述次級繞組置于筒管上。
9. 一種電外科發生器，包括： 配置成輸出能量的儲能電路； 配置成驅動該儲能電路的H-橋；及 變壓器，包括： 第一芯半體； 通過第一間隙與該第一芯半體隔開的第二芯半體； 初級繞組；及 通過第二間隙與該初級繞組隔開的次級繞組，該次級繞組具有多個匝，其中每個匝都 被第三間隙隔開， 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電容。
10. 如權利要求9所述的電外科發生器，包括耦合到第一芯半體和第二芯半體的筒管。
11. 如權利要求10所述的電外科發生器，其中所述初級繞組置于筒管上。
12. 如權利要求10所述的電外科發生器，其中所述次級繞組置于筒管上。
【專利摘要】本公開內容涉及諧振逆變器。更具體而言，本公開內容針對包括具有H-橋和儲能電路的諧振逆變器的電外科發生器。所述儲能電路包括變壓器，該變壓器包括第一芯半體、第二芯半體、初級繞組和具有多個匝的次級繞組，其中每個匝都被間隙隔開。所述變壓器配置成基于所述間隙提供并聯電容。
【IPC分類】H01F27-30, A61B18-00, A61B17-32, H01F27-24, H02M7-48
【公開號】CN104578855
【申請號】CN201410525872
【發明人】J·H·約翰遜, J·A·吉爾伯特
【申請人】柯惠有限合伙公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年10月9日
【公告號】CA2860792A1, EP2863533A2, EP2863533A3, US20150105767