[发明专利]一种电机驱动电路、方法及血管内超声系统

说明书

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，更具体地说，涉及一种电机驱动电路、方法及血管内超声系统。

背景技术

在换能器旋转类型的血管内超声(intravenousultrasound，IVUS)系统中，为了获得实时的血管横截面图像，使用电机驱动换能器高速旋转，通常转速为30转/秒，更高的转速有60转/秒，甚至100转/秒。为了获得实时的血管纵截面图像，在换能器旋转的同时，使用回撤电机将换能器从血管远端缓慢拉出，回撤速度通常是0.5mm/秒或1mm/秒。不论是换能器旋转还是回撤，都需要对电机的不同转速进行控制。目前在IVUS系统中采用PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)或线性电路驱动电机。这两驱动方案，前者的优点是电源效率高，缺点是PWM电路会产生强电磁干扰，该干扰通过电路地平面、电源传导到其它电路单元，和通过电机表面、驱动电缆向外辐射到其它电路单元，给电磁干扰屏蔽带来困难；后者，线性驱动方案，优点是电磁干扰很小，容易实现电磁干扰屏蔽，缺点是当电机工作电压比电源电压小许多时，例如在电机低速旋转的情况下，有大量的电功率消耗的驱动电路上，电源效率低，且驱动电路产生热量可能引起IVUS部件温度升高，增加散热困难及降低用户体验。

如图6所示，在现有采用PWM驱动电机的IVUS系统中，MCU或FPGA101输出PWM信号，控制MOSFET打开或关闭。在打开状态，电机104两端的电压几乎等于电源电压103；在关闭状态，电机104两端的电压快速下降。该驱动方案，由于MOSFET工作在开关状态，几乎不消耗电源功率，因而有很高的电源效率，这是其优点。其缺点是，由于电机两端电压起伏震荡105，产生强电磁干扰。该干扰通过电路地平面、电源传导到其它电路单元，和通过电机表面、驱动电缆向外辐射到其它电路单元，给电磁干扰屏蔽带来困难。

如图7所示，在现有采用线性驱动电机的IVUS系统中，FPGA101输出数字信号控制DAC201输出电压幅度，经过功率放大器202后控制MOSFET102导通角。在该方案中，MOSFET工作在线性放大状态，对其控制的电压越大，导通角越大，电机两端电压就越高，电机旋转就越快。由于MOSFET工作在线性放大状态，电机104两端电压变化平稳203，电磁干扰很小，是该方案的优点。在线性放大状态下，MOSFET的源极和漏极之间有较大的电压，浪费较大的电源功率，电源效率低，特别是在电机两端电压相比电源电压+Vcc103低许多的情况下。例如，在电机低转速30转/秒情况下，电机两端电压等于三分之一+Vcc时，消耗在MOSFET102上的电压是三分之二+Vcc，电源效率仅为33％。

因而，在IVUS系统中，现有的PWM驱动电机方案，优点是电源效率高，缺点是电磁干扰强。而线性驱动电机方案，优缺点恰好与PWM方案相反。不能同时满足电磁干扰小、高电源效率的要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种电机驱动电路和高频血管内超声系统，用于解决现有技术中高频血管内超声系统不能同时满足电磁干扰小、高电源效率的要求的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：本发明提供一种电机驱动电路，应用于血管内超声系统中对电机的驱动，包括：线性驱动电路、电压调整单元；

所述线性驱动电路，电连接电机，用于驱动电机转动；

所述电压调整单元，根据所述线性驱动电路驱动电机转动所需电压的大小，对应调整电源电压后，给线性驱动电路供电。

本发明还提供一种血管内超声系统，所述系统具有如上所述的电机驱动电路。

本发明还提供一种电机驱动方法，应用于血管内超声系统中对电机的驱动，所述方法包括如下步骤：

S401，根据线性驱动电路驱动电机的电压要求，对电压调整单元进行调整设定，从而使电源电压经过电压调整单元压降后，给线性驱动电路供电；

S402，启动线性驱动电路以驱动电机工作。

本发明还提供一种电机驱动方法，应用于血管内超声系统中对电机的驱动，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S501，预先根据MOSFET驱动电机的电压要求，对电压调整单元进行调整设定，从而使电源电压经过电压调整单元压降后，给MOSFET供电；

S502，控制单元发射控制信号，控制所述DAC输出电压的幅度，经过功率放大器后，控制所述MOSFET的导通，进而控制所述电机工作。

本发明还提供一种对电压调整单元进行调整设定的方法，所述方法包括如下步骤：