一種電機驅動電路、方法及血管內超聲系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及電子電路技術領域，更具體地說，涉及一種電機驅動電路、方法及血管內超聲系統。
【背景技術】
[0002]在換能器旋轉類型的血管內超聲(intravenous ultrasound，IVUS)系統中，為了獲得實時的血管橫截面圖像，使用電機驅動換能器高速旋轉，通常轉速為30轉/秒，更高的轉速有60轉/秒，甚至100轉/秒。為了獲得實時的血管縱截面圖像，在換能器旋轉的同時，使用回撤電機將換能器從血管遠端緩慢拉出，回撤速度通常是0.5mm/秒或Imm/秒。不論是換能器旋轉還是回撤，都需要對電機的不同轉速進行控制。目前在IVUS系統中采用PffM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調制)或線性電路驅動電機。這兩驅動方案，前者的優點是電源效率高，缺點是PWM電路會產生強電磁干擾，該干擾通過電路地平面、電源傳導到其它電路單元，和通過電機表面、驅動電纜向外輻射到其它電路單元，給電磁干擾屏蔽帶來困難；后者，線性驅動方案，優點是電磁干擾很小，容易實現電磁干擾屏蔽，缺點是當電機工作電壓比電源電壓小許多時，例如在電機低速旋轉的情況下，有大量的電功率消耗的驅動電路上，電源效率低，且驅動電路產生熱量可能引起IVUS部件溫度升高，增加散熱困難及降低用戶體驗。
[0003]如圖6所示，在現有采用PffM驅動電機的IVUS系統中，MCU或FPGA101輸出PffM信號，控制MOSFET打開或關閉。在打開狀態，電機104兩端的電壓幾乎等于電源電壓103 ;在關閉狀態，電機104兩端的電壓快速下降。該驅動方案，由于MOSFET工作在開關狀態，幾乎不消耗電源功率，因而有很高的電源效率，這是其優點。其缺點是，由于電機兩端電壓起伏震蕩105，產生強電磁干擾。該干擾通過電路地平面、電源傳導到其它電路單元，和通過電機表面、驅動電纜向外輻射到其它電路單元，給電磁干擾屏蔽帶來困難。
[0004]如圖7所示，在現有采用線性驅動電機的IVUS系統中，FPGA101輸出數字信號控制DAC201輸出電壓幅度，經過功率放大器202后控制M0SFET102導通角。在該方案中，MOSFET工作在線性放大狀態，對其控制的電壓越大，導通角越大，電機兩端電壓就越高，電機旋轉就越快。由于MOSFET工作在線性放大狀態，電機104兩端電壓變化平穩203，電磁干擾很小，是該方案的優點。在線性放大狀態下，MOSFET的源極和漏極之間有較大的電壓，浪費較大的電源功率，電源效率低，特別是在電機兩端電壓相比電源電壓+Vccl03低許多的情況下。例如，在電機低轉速30轉/秒情況下，電機兩端電壓等于三分之一 +Vcc時，消耗在MOSFET102上的電壓是三分之二 +Vcc，電源效率僅為33%。
[0005]因而，在IVUS系統中，現有的PWM驅動電機方案，優點是電源效率高，缺點是電磁干擾強。而線性驅動電機方案，優缺點恰好與PWM方案相反。不能同時滿足電磁干擾小、高電源效率的要求。
【發明內容】
[0006]有鑒于此，本申請提供一種電機驅動電路和高頻血管內超聲系統，用于解決現有技術中高頻血管內超聲系統不能同時滿足電磁干擾小、高電源效率的要求的問題。
[0007]為了實現上述目的，現提出的方案如下:本發明提供一種電機驅動電路，應用于血管內超聲系統中對電機的驅動，包括:線性驅動電路、電壓調整單元；
[0008]所述線性驅動電路，電連接電機，用于驅動電機轉動；
[0009]所述電壓調整單元，根據所述線性驅動電路驅動電機轉動所需電壓的大小，對應調整電源電壓后，給線性驅動電路供電。
[0010]本發明還提供一種血管內超聲系統，所述系統具有如上所述的電機驅動電路。
[0011]本發明還提供一種電機驅動方法，應用于血管內超聲系統中對電機的驅動，所述方法包括如下步驟:
[0012]S401，根據線性驅動電路驅動電機的電壓要求，對電壓調整單元進行調整設定，從而使電源電壓經過電壓調整單元壓降后，給線性驅動電路供電；
[0013]S402，啟動線性驅動電路以驅動電機工作。
[0014]本發明還提供一種電機驅動方法，應用于血管內超聲系統中對電機的驅動，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0015]S501，預先根據MOSFET驅動電機的電壓要求，對電壓調整單元進行調整設定，從而使電源電壓經過電壓調整單元壓降后，給MOSFET供電；
[0016]S502，控制單元發射控制信號，控制所述DAC輸出電壓的幅度，經過功率放大器后，控制所述MOSFET的導通，進而控制所述電機工作。
[0017]本發明還提供一種對電壓調整單元進行調整設定的方法，所述方法包括如下步驟:
[0018]S601，預先建立電機轉速與電壓調整單元輸出的電壓關系初值表并保存；
[0019]S602，根據預設定的電機目標轉速，通過查所述初值表，獲得電壓調整單元輸出電壓的設置參數；
[0020]S603，控制單元將設置參數輸出到電壓調整單元，控制電壓調整單元輸出設定電壓，給線性驅動電路供電，通過線性驅動電路驅動電機轉動。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發明的一種實施例的電機驅動電路的結構框圖；
[0023]圖2為本發明的一種實施例的電機驅動電路的電路圖；
[0024]圖3為本發明的一種實施例電機驅動方法的流程圖；
[0025]圖4為本發明的另一種實施例電機驅動方法的流程圖；
[0026]圖5為本發明的一種實施例的電壓調整單元調整設定方法的流程圖；
[0027]圖6為現有PffM線性驅動電路的電路原理圖；
[0028]圖7為現有線性驅動電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0029]本申請提出了一種電機驅動電路，在現有線性驅動方案的基礎上，加入電壓調整單元，根據電機驅動電壓要求，調整電壓調整單元供給線性驅動電路的電壓，減小了線性驅動電路的功率消耗。本發明提出的方法，既保留電機線性驅動電路低電磁輻射優點，又具有高電源效率的優點。
[0030]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]實施例一、
[0032]如圖1所示，本申請公開了一種電機驅動電路300，應用于所述血管內超聲系統中，所述電機驅動電路包括:線性驅動電路301、電壓調整單元302。
[0033]所述線性驅動電路301，電連接電機303，用于驅動電機303轉動。
[0034]所述電壓調整單元302，根據所述線性驅動電路301驅動電機303轉動所需電壓的大小，對應調整電源304電壓后，給線性驅動電路301供電。
[0035]電源304是外部輸入，本控制電路對其是不可以調整的。通過在電源304和驅動模塊3014之間串聯可控的電壓調整單元302，使得驅動模塊3014的電壓可以根據電機旋轉速度進行調整，減小了線性驅動電路的功率消耗。因此，本申請既保留電機線性驅動電路低電磁輻射優點，又具有高電源效率的優點。
[0036]如圖2所示，在一些實施例中，所述線性驅動電路301包括:控制單元3011、DAC3012、功率放大器3013、驅動模塊3014。
[0037]所述控制單元3011，用于輸出控制信號。
[0038]所述DAC3012，根據所述控制單元3011的輸出的控制信號，調整輸出電壓的幅度，經過功率放大器3013后，控制所述驅動模塊3014的導通，進而驅動電機轉動。
[0039]所述電壓調整單元302輸入和輸出端分別電連接電源304和所述線性驅動電路301，在所述控制單元3011的控制下，根據驅動模塊3014驅動電機303所需的電壓要求，對應調整電源304供給所述線性驅動電路301的電壓，使得驅動模塊3014連接電源304端的輸入電壓等于或大致等于驅動模塊驅動電機303旋轉所需電壓，從而減小了驅動模塊3014的功率消耗。
[0040]在一些實施例中，所述驅動模塊3014可以包括驅動模塊或者線性功率放大器，在本具體實施例中優選驅動模塊。
[0041]在本發明中，驅動電機的驅動模塊3014通過電壓調整單元302與電源304連接；控制單元3011根據電機303旋轉速度所需要電壓的情況，調整電壓調整單元302，使得電源通過電壓調整單元輸出給驅動模塊3014的電壓稍大于驅動模塊3014驅動電機303旋轉所需電壓(驅動模塊3014和電機303串聯到電壓調整單元302上。電機工作過程中，驅動模塊3014上有壓降，因而，調整單元302的輸出電壓應稍大于驅動電機303所需的電壓。)，從而使控制單元3011通過DAC3012、功率放大器3013達到對電機303旋轉速度穩定控制的要求。例如，比電機旋轉所需電壓高出0.5v，即可滿足電機按設定速度穩定旋轉的電壓需求。由于降低了驅動模塊3014的輸入電壓和輸出電壓之間的