[發明專利]一種用于聚焦超聲核酸打斷儀的超聲波電源

在審

• 申請號: 201911258428.5
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110855175A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 彭民偉;康炎
• 申請（專利權）人: 深圳達遠辰光科技有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/32
• 代理公司: 成都知都云專利代理事務所(普通合伙) 51306
• 代理人: 趙正寅

一種用于聚焦超聲核酸打斷儀的超聲波電源。本發明涉及超聲波應用技術領域，公開了一種用于聚焦超聲生物樣本處理儀器的超聲波電源，包括主控板、功放電路模塊、程控穩壓電源、變壓器、換能器匹配模塊。主控板輸出超聲換能器所需要的對應頻率信號，經過功放電路模塊得到對應頻率的功率電信號，經過變壓器和換能器匹配模塊后，得到適合驅動超聲換能器的電信號，使超聲換能器發出超聲波。程控穩壓電源給功放電路模塊提供直流電源，主控板可以調節程控穩壓電源的電壓輸出，從而能間接調節功放電路模塊的輸出電壓信號的幅值，不同幅值大小的電信號使超聲換能器發出強度不同的超聲波，因此實現了可以調節超聲波功率的大小。

技術領域

本發明涉及超聲波應用技術領域，具體涉及一種用于聚焦超聲生物樣本處理儀器的超聲波電源。

背景技術

超聲波電源也稱為超聲波驅動電源、超聲波發生器，它的作用是將市電轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號，驅動超聲波換能器工作，為其提供超聲能量。

聚焦超聲生物樣本處理儀器是利用超聲波電源發出的超聲波進行生物樣本處理的設備，這些生物樣本包括但不限于核酸及其片段、蛋白或氨基酸片段、真核生物細胞、石蠟包埋切片、真菌、細菌。其工作時以數百KHz的高頻超聲將生物樣本剪切成所需要的片段長度或細胞內裂解液，根據工作過程中對對目標處理物的不同需求，需要不同的超聲強度，因此對于超聲功率也要求能夠進行相應的調節。

目前普遍應用的超聲在20KHz～50KHz這個頻率范圍，主要用于驅動20KHz-50KHz的超聲波換能器，輸出功率及電壓幅度為一固定值，不可細微調節，基本上用于超聲波清洗機等設備上；且功率無法細微調節，無法滿足生物樣本處理儀的應用要求。

如圖1所示為目前大部分超聲波清洗機電源的主電路，采用全橋電路，用IGBT作為功率開關器件，通過控制四個IGBT開關，逆變得到超聲波驅動信號，使用電感元件作為串聯諧振匹配，并經過變壓器變換電壓幅度，最終得到合適的電信號驅動超聲波換能器工作。但其存在的缺陷是：

1、驅動電源使用IGBT，由于元件自身性能的限制，只能得到幾十KHZ的頻率。

2、整流后的直流電源電壓固定，無法細微調節輸出功率。

3、需要配備頻率跟蹤電路及控制方法保證換能器工作在諧振狀態，需要一個調節到穩定的過程，頻率跟蹤一般是為了得到最大功率，每次調整的頻率會稍有不同，因此不利于保持聚焦超聲生物樣本處理儀器處理實驗樣本的一致性。

故還需要提出更為合理的技術方案，解決現有技術中存在的技術問題。

發明內容

本發明提供一種用于聚焦超聲生物樣本處理儀器的超聲波電源，旨在對超聲波電源內的電路結構進行改進，實現超聲波電源功率的調節，不僅能驅動數十KHz頻率范圍的常用超聲換能器，而且還能驅動數百KHz的高頻超聲換能器，最高頻率可以達到1MHz。最大功率可以達到200瓦，并且功率可以從0到最大功率細微調節。

為了實現上述效果，本發明所采用的技術方案為：

一種用于聚焦超聲生物樣本處理儀器的超聲波電源，包括主控板、功放電路模塊、程控穩壓電源、變壓器、換能器匹配模塊；所述的主控板連接功放電路模塊并通過程控穩壓電源調節功放電路模塊的電壓和電流；所述的功放電路模塊連接至變壓器的一側，變壓器的另一側連接換能器匹配模塊；所述的主控板設置一路電路直接連接功放電路模塊，同時主控板上設置另一路電路通過程控穩壓電源連接功放電路模塊并調控功放電路模塊的電流和電壓。

其中主控板由微控制器芯片及配套電路、控制接口電路、通訊接口電路組成；功放電路模塊由功率管驅動芯片及周邊電路、功率管構成的橋式驅動電路組成；換能器匹配模塊使用高頻電感電容等元器件構成。