專利名稱：提供電流調(diào)平能力的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流調(diào)平(leveling)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉 及用于調(diào)平對于諸如用于眼科手術(shù)的裝置的脈沖負載的電流提供以 實現(xiàn)高效功率管理的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
存在大量的需要較高的功率脈沖，即具有低占空比的高瞬時功率 的功率應(yīng)用和設(shè)備。這種功率應(yīng)用的一個例子是眼科手術(shù)，特別是白 內(nèi)障手術(shù)。白內(nèi)障通常被描述為眼睛的混濁，并且白內(nèi)障是在世界范 圍內(nèi)損害許多人的浮見力的原因。當(dāng)老化細胞死亡時，這些死亡細胞中 的一些在包含眼睛晶狀體的嚢體內(nèi)累積。這種死亡細胞的累積導(dǎo)致晶 狀體的混濁，即白內(nèi)障。存在許多可用于緩解或治療白內(nèi)障的技術(shù)。 一種技術(shù)需要使用外科手用器械(handpiece )形式的功率設(shè)備以制成 切口或以其他方式打開晶狀體的嚢體。然后通過使用例如溫?zé)嵋后w溶 液的高能且高速的脈沖打碎并提取老化細胞。因此，用于白內(nèi)障手術(shù) 的外科手用器械可能需要高功率電平的短脈沖以提供這種高速的溫 熱液體溶液。但是，以短的瞬爆(burst)或脈沖方式提供這種高功率 電平導(dǎo)致了一些問題。
一個主要問題是需要使用又大又重的電源以滿足高電平功率瞬 爆(burst of power)的負載需求。在沒有較大的電源用以支持這種來 自系統(tǒng)的功率需求的情況下，會導(dǎo)致電流過載，這繼而會導(dǎo)致快速和 頻繁的系統(tǒng)停機。因此，系統(tǒng)會經(jīng)受與系統(tǒng)冷卻和/或重啟有關(guān)的操作 延遲，并且將不會成為可行或?qū)嶋H的產(chǎn)品。該系統(tǒng)還會經(jīng)受與系統(tǒng)停 工和維護相關(guān)的高操作成本。另一方面，大電源購買起來也是相當(dāng)昂貴的。在圖1至3中示出了用于應(yīng)對上述問題的常規(guī)技術(shù)。在圖1中，電 源輸入3將主要為DC的電壓從所提供的AC電壓源提供到輸入模塊5， 該輸入模塊5然后將來自電源輸入3的電流調(diào)平以調(diào)節(jié)要傳輸給變壓 器7的能量的聚集。輸入模塊5和變壓器7是用于負載9的RF驅(qū)動器或脈 沖負載產(chǎn)生器的兩個部分，該負載9是需要高電平功率瞬爆或者被配 置為在特定或延長的時段內(nèi)存儲或積聚能量/電力的脈沖負載。因此， 脈沖負載期望以特定的時間間隔向其提供特定的瞬時功率。負載9的 例子是圖l所示的具有兩個電極的外科白內(nèi)障手用器械9a。變壓器7逐 步提升來自輸入模塊5的電壓以產(chǎn)生高電壓，即比提供給變壓器的電 壓高許多倍的電壓。該高電壓然后被提供到負栽9。
圖2示出了圖1所示的常規(guī)系統(tǒng)的示例性詳細電路配置。在圖2中， AC輸入電壓20、電源21和電容器23與電源輸入3 (圖l)中的部件對 應(yīng)；電感器25、電容器121和晶體管(即開關(guān))27和29與輸入模塊5中 的部件對應(yīng)；變壓器123與變壓器7 (圖l)對應(yīng)；負載125與負載9(圖 l)對應(yīng)。如圖2所示，AC輸入電壓20被提供到電源21。輸入電壓例 如為110伏特AC。電源21然后將輸入電壓轉(zhuǎn)換成希望的負載電壓(例 如24伏特)，并提供例如約2安培(2A)的預(yù)定平均電流。電源21與 電容器23和121以及變壓器123的初級繞組的中心抽頭耦合。因此，電 源對這些電容器充電。應(yīng)注意，電容器23可以在電源21內(nèi)部或為其一 部分。
變壓器123的中心抽頭將初級繞組分成兩半上半部和下半部。 應(yīng)注意，這里也可以應(yīng)用變壓器123的其它配置，例如多抽頭初級繞 組。與上半部的一端耦合的是晶體管27;與下半部的一端耦合的是晶 體管29。初級繞組的上半部和下半部共用中心抽頭。晶體管27和29均 用作容許或防止向變壓器123施加電流和電壓的開關(guān)。因此，當(dāng)晶體 管27#皮加偏壓而導(dǎo)通并且晶體管29#皮加偏壓而截止時，電流流過變壓 器的上半部并且施加例如24伏特的電壓。類似地，當(dāng)晶體管29被加偏 壓而導(dǎo)通并且晶體管27截止時，電流流過變壓器的下半部并且施加電 壓。但是，施加的電流和電壓在極性上與當(dāng)晶體管27導(dǎo)通且晶體管29截止時施加的電流和電壓相反。因此，遵循上面給出的采樣電壓和電
流值，-24伏特被施加到變壓器123的下半部。當(dāng)晶體管27和29均截止 時，變壓器123不經(jīng)受電流或電壓。防止晶體管27和29同時導(dǎo)通。
變壓器123具有必需的匝數(shù)比，用以將提供給其初級繞組的電壓 逐步升高到負載125需要的電平。例如，為了將提供到變壓器123的初 級繞組的上半部的24伏特逐步升高到在變壓器123的次級繞組的輸出 上為約150伏特，變壓器123具有1比6 (1: 6)的匝數(shù)比。類似地，提 供到變壓器123的初級繞組的下半部的-24伏特被逐步升高到在變壓器 123的次級繞組上為約-150伏特。來自變壓器123的輸出電壓然后被提 供到與次級繞組耦合的負載125。如先前所述，負載125可以為具有兩 個電極的外科手用器械，由此每個電極分別與變壓器123的次級繞組 的一端耦合并利用所述輸出電壓來加熱位于這兩個電極之間的液體。 圖3所示的波形示出了變壓器123的次級繞組上的電壓和電流相 對于時間的關(guān)系。因此，如上面參照圖2所述以及如圖3所示的那樣， 產(chǎn)生了方形電壓波形31和方形電流波形33。因此，在變壓器123的次 級繞組上產(chǎn)生了土150伏特峰值電壓和土8A峰值電流。使用約150伏特的 峰值電壓和約8A的峰值電流，瞬時功率為約1200瓦。如圖3進一步示 出的那樣，變壓器提供2毫秒(ms)的電壓和電流瞬爆，然后降低至 零電流和電壓，并在下一瞬爆前的剩余時段(例如48ms )內(nèi)保持為零。 因此，變壓器有約4%的時間是有效的，由此提供約48瓦的平均功率 (0.04x1200)。
當(dāng)電壓被施加到變壓器123的中心抽頭時，電容器23和121快速充 電到所施加電壓的值。當(dāng)晶體管27和29均如上面所述的那樣循環(huán)時， 電容器23和121逐漸放電。因此，如圖3所示，峰值電壓隨著電容器23 和131放電而降為約135伏特。請注意，圖3可能不是按比例繪制的。 由于次級繞組兩端的電壓下降，并且隨著負載電阻由于例如外科白內(nèi) 障手用器械9a中的液體沸騰而變大，峰值電流也會下降。
變壓器123的輸出還反映從次級繞組回到初級繞組的電流。因此， 由于變壓器123的匝數(shù)比為1: 6，在初級繞組上經(jīng)受48A的電流。這種
7高電流產(chǎn)生如下問題，這些問題包含但不限于由于印刷電路板 (PCB )跡線或PCB上的部件的電阻和/或電感導(dǎo)致的地跳動(ground bounce)、或?qū)﹄娫吹臐撛趽p害。因此，電容器23和121提供接地以 放電的路徑或以其他方式吸收該電流，而不是由電源21經(jīng)受該電流。 但是，在電源21中會出現(xiàn)電壓下降或突降。
為了使電源中的上述電壓下降最小化，電容器23和121需要足夠 大。例如，基于電源21經(jīng)受的1伏特電壓下降，電容器23和121應(yīng)為 96000〃F(浪涌電流x瞬爆時間/1伏特)。電容器23和121分別以約20Hz
(即每50ms中的2ms)或100Hz (即每10ms中的lms )的頻率傳輸電 荷。
常規(guī)上，電感器25被設(shè)置并與電容器121和23、電源21以及變壓 器123耦合。電感器25防止電源21、電容器23以及電源21和變壓器123 之間的其它部件或連接經(jīng)受浪涌電流。與電容器121類似，電感器25 可以十分大。例如，基于下式，對于50ms的周期和100000/zF的電容 器121，電感器為約150/zH。
周期1-1/頻率- 2"#;
電感器25的內(nèi)部DC電阻也會導(dǎo)致電壓下降。例如，對于具有 0.43Q電阻的電感器和提供給該電感器的2A的平均電流，會出現(xiàn)0.86 伏特(V)的電壓下降，由此會耗散1.8瓦的功率(0.86Vx2A)，這是 總功率的約4%。圖4所示的電流和電壓波形表示上述的電感器25對變 壓器123經(jīng)受的電壓和電流的影響。因此，電壓波形41表示變壓器經(jīng) 受了由于該電感器而導(dǎo)致的約l伏特的電壓下降41a。除了由于電容器 23和121的能量損耗而導(dǎo)致的1伏特電壓下降以外，電流波形43表示當(dāng) 電容器121放電時反射回來的電流，因此約48A的電流繪出現(xiàn)約2ms。 電流波形45表示在電容器23充電時由電源21提供的輸入電流，該輸入 電流具有約25ms的峰值為約5.7A的紋波電流。該紋波電流會導(dǎo)致電磁 干擾并影響電源。為了附加地使來自電源的電流平坦化，即減小紋波 電流，可以使用更大的電感器。例如，更大的電感器會導(dǎo)致來自電源21的電流表現(xiàn)出小于20。/。的紋波電流或者平均值2A時為約400mA，并 且甚至可能進一 步降低EMI效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
存在幾種與圖1和圖2所示的常規(guī)電流調(diào)平系統(tǒng)有關(guān)的缺點。例 如，雖然在系統(tǒng)中使用具有這種較大值(例如，IOOOO(VF)的電容器 121可能成本相對較低，但是這種電容器較大，并且電感器25又大又 重，因此實現(xiàn)起來可能是不實際的。此外，電容器121和電感器25的 值被預(yù)設(shè)并且是固定的，由此使得常規(guī)的電流調(diào)平系統(tǒng)沒有適于負載 的不同功率需求的靈活性。
本發(fā)明通過提供一種提供和保持電源負載上的更恒定的電流電 平、提供每當(dāng)負栽需要時調(diào)整這種電流電平的靈活性、避免電源負載 電流由于可預(yù)測和重復(fù)的負載需求而導(dǎo)致的極端波動并由此消除對 于大而且昂貴的電源的需要的系統(tǒng)和方法，至少有利地解決了對負載 電流調(diào)平的需要和常規(guī)電流調(diào)平方案中的上述缺點。因此，在本發(fā)明 的一個實施例中，提供了一種具有高瞬爆負載需求的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具 有接收輸入電壓和電流并與再充電模塊和電壓和/或電流傳感器電路 結(jié)合調(diào)平輸入電流的輸入模塊、與輸入模塊耦合并被配置為增加來自 輸入模塊的電壓和電流的變壓器、以及負載。該系統(tǒng)還具有輸出模塊， 該輸出模塊與變壓器和負載耦合，用以在循環(huán)的第一部分中沿負載的 第一極性施加來自變壓器的增加的電壓和電流，以及在循環(huán)的第二部 分中沿負載的第二極性施加來自變壓器的增加的電壓和電流，該第二 極性與第 一 電壓的極性相反。
在本發(fā)明的另一實施例中，諸如白內(nèi)障外科模塊的具有高瞬爆負 載需求的系統(tǒng)包含脈沖負載、電容器組、輸出驅(qū)動器和再充電電路。 電容器組與脈沖負載耦合并被配置存儲能量。輸出驅(qū)動器也與脈沖負 載耦合并被配置為將能量傳送到脈沖負栽。再充電電路被配置為接收 并調(diào)平輸入電流以調(diào)節(jié)電容器組上的存儲能量的聚集(buildup)。
通過結(jié)合附圖考慮并參照以下的詳細說明而更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的許多隨附特征將變得更易于理解。


在附圖中，通過例子示出了優(yōu)選實施例，但并不受附圖的限制，
在附圖中
圖l示出了用于處理諸如外科白內(nèi)障手用器械的高功率脈沖負載 的常規(guī)系統(tǒng)的高級框圖2示出了圖1所示的常規(guī)系統(tǒng)的詳細示意圖3示出了例示在圖1和圖2所示的變壓器的輸出上經(jīng)受的電壓和 電流的波形圖4示出了例示電感器對圖1和圖2所示的變壓器和輸入電源經(jīng)受 的輸入電壓和電流的影響的波形圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電流調(diào)平系統(tǒng)的框圖6示出了例示根據(jù)本發(fā)明實施例的圖5的電路配置的詳細示圖7示出了例示根據(jù)本發(fā)明實施例的圖5和圖6所示的電流調(diào)平系 統(tǒng)中的變壓器和輸入電源經(jīng)受的輸入電壓和電流的波形圖8示出了例示根據(jù)本發(fā)明實施例的圖5和圖6所示的變壓器經(jīng)受 的與晶體管的操作周期相關(guān)的電壓和電流的波形圖9示出了例示根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的與晶體管的操作周期 相關(guān)的圖5和圖6所示的變壓器經(jīng)受的電流和電壓的波形圖10示出了例如根據(jù)本發(fā)明實施例的圖5和圖6所示的電流調(diào)平 系統(tǒng)的輸入和輸出上經(jīng)受的電流的波形圖ll示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的調(diào)節(jié)輸入電流的電流調(diào)平系統(tǒng) 的一部分的詳細示意圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電流調(diào)平系統(tǒng)的框圖13示出了例示根據(jù)本發(fā)明實施例的圖12a所示的電流調(diào)平系統(tǒng) 的部分配置的詳細示意圖；以及
圖14示出了例示根據(jù)本發(fā)明實施例的圖12所示的電流調(diào)平系統(tǒng) 的另一部分配置的詳細示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細參照本發(fā)明的實施例，這些實施例示出了用于調(diào)平對于 諸如白內(nèi)障外科手用器械的脈沖負載的電流提供的方法和系統(tǒng)，在附 圖中示出了這些實施例的解釋性例子，在附圖中類似的附圖標記表示 類似的要素。
參照圖5，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了可靈活地基于系統(tǒng) 負載161的需要而調(diào)整和保持對于這種負載的恒定電平的電流提供的 電流調(diào)平系統(tǒng)600。再一次，負栽161例如被示出為外科白內(nèi)障手用器 械161a。如圖5所示，輸入模塊或電路61與變壓器模塊或電路63耦合。 輸入模塊61從電源(未示出)接收輸入功率并對輸入功率進行濾波。 在一個實施例中，輸入模塊61包含用于濾波輸入功率的電感和電容單 元。如下面進一步說明的那樣，它還被用于減少電源經(jīng)受的電壓的變 化。經(jīng)濾波的輸入功率然后被提供到變壓器模塊63。變壓器逐步升高 功率電壓并將該功率提供到輸出模塊或電路65，該輸出模塊或電路65 然后濾波來自變壓器模塊63的輸出功率并將經(jīng)濾波的輸出功率提供 到負載161 。輸出模塊65與電壓和/或電流傳感器模塊或電路69耦合。 電壓和/或電流傳感器電路69監(jiān)視輸出模塊65中的電壓和/或電流，使 得系統(tǒng)600能夠使用與輸入模塊61耦合以操縱經(jīng)濾波的輸入功率的再 充電模塊或電路67，來調(diào)節(jié)提供到負載161的功率。
圖6示出了可用于實現(xiàn)圖5所示的系統(tǒng)的電路配置的一個例子。基 于本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，也可以實現(xiàn)其它電路配置來執(zhí) 行這里說明的功能，并且這些電路配置仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如圖6 所示，電感器73、電容器75、緩沖電路(snub circuit) 703、調(diào)制器 701、晶體管77、電位計174和電阻器172與圖5中的輸入模塊61中的部 件對應(yīng)；變壓器79與圖5中的變壓器模塊63中的部件對應(yīng)；再充電處 理器707與圖5中的再充電模塊67中的部件對應(yīng)；晶體管709a和709b與 圖5中的電壓和/或電流傳感器電路69中的部件對應(yīng)；隔磁界面(即虛 線)715右側(cè)的電阻器705代表圖5中的負載161;隔磁界面715右側(cè)的
ii所有其它元件與圖5中的輸出模塊65中的部件對應(yīng)。再一次，負載161 例如可以是外科白內(nèi)障手用器械。設(shè)想出了替代性實施例，其中，各 個模塊/電路中的上述部件可以是不同模塊/電路的一部分。例如，調(diào) 制器701可以是再充電模塊67中的部件，并且電壓和/或電流傳感器電 路69可以是輸出模塊65中的部件。在下面進一步說明圖6。
從圖6中的隔磁界面715左側(cè)的元件開始，輸入電壓被提供到電感 器73。例如，輸入電壓是24V。電感器73與電容器75耦合并一起用作
流的濾波器。因而，電感器73和電容器75為例如為高頻脈沖電流的輸 入電流提供足夠的局部電流存儲，并提供足夠的電阻以從電源(未示 出)吸取輸入電流。變壓器79的初級繞組的一端與電容器耦合，并且 該初級繞組的相對端與晶體管77耦合。晶體管77與調(diào)制器701耦合， 該調(diào)制器701在一個實施例中是脈沖寬度調(diào)制器。
晶體管77用作由調(diào)制器701控制的開關(guān)，該調(diào)制器701向晶體管77 的基極提供輸入。當(dāng)晶體管77被導(dǎo)通時，經(jīng)由電阻器172和電位計174 而接地的路徑被建立。這樣，電流流過變壓器79的初級繞組，并且經(jīng) 濾波的輸入電壓因此被施加到變壓器79上。緩沖電路703與晶體管77 耦合以限制在晶體管77導(dǎo)通時電流通過晶體管77而升高的速率，并由 此減少來自這種晶體管的EMI并且還吸收(如果不吸收的話)可能會 使晶體管77損壞的雜散能量(stray energy )。
當(dāng)晶體管77導(dǎo)通時，二極管173防止電流流過變壓器79的次級繞 組。但是，當(dāng)晶體管77截止時，二極管被施加正向偏壓，這導(dǎo)致延遲 或回掃電流流過變壓器79的次級繞組從而流向電容器171和H橋170。 流向電容器171的電流對電容器171充電。因此，當(dāng)晶體管77截止時， 來自初級繞組的電壓被傳送到作為變壓器輸出的變壓器的次級繞組 上。來自次級繞組的電流是經(jīng)過初級繞組的電流的一小部分。換句話 說，經(jīng)過次級繞組的電流是經(jīng)過初級繞組的電流的l/n，其中n是次級 繞組的匪數(shù)。類似地，次級繞組上的電壓比初級繞組上的電壓高，即 為其n倍。圖7示出了單個電容器171;但應(yīng)理解，也可以使用具有串聯(lián)或并聯(lián)連接的一個或更多個電容器的電容器組以代替電容器171。
因此，變壓器79使輸入電壓逐步升高以向H橋170和存儲電容器 171提供更大的電壓。H橋包含晶體管175a d并與負載705耦合。晶體 管175a d中的每一個被提供至各個晶體管的基極的輸入(即控制輸入 Al、 Bl、 Cl、 Dl)所控制。在一個實施例中，這些控制輸入可由再 充電模塊67提供，例如由再充電處理器707提供。
控制輸入A1、 Bl、 Cl、 Dl被聚成一組或被設(shè)置為當(dāng)一對晶體 管(即晶體管175b和175c)截止時，另一對晶體管(即晶體管175a和 175d)導(dǎo)通；反之亦然。另外，提供至各個晶體管的輸入被提供為， 使得晶體管175a和175b不同時導(dǎo)通并且使得晶體管175c和175d不同 時導(dǎo)通。在一個實施例中，當(dāng)如果出現(xiàn)大電流脈沖而期望8安培(8A) 電流可望防止對設(shè)備的潛在損壞時，晶體管被選擇為具有30安培 (30A)的額定值。
當(dāng)晶體管175a和175d導(dǎo)通并且晶體管175b和175c截止時，電流流 過負載705并且來自變壓器79的電壓被施加到負載705上。類似地，當(dāng) 晶體管175a和175d截止并且晶體管175b和175c導(dǎo)通時，電流流過負載 705并且來自變壓器79的電壓被施加到負載705上。因此，通過圖3所 示的晶體管開關(guān)27和29的控制，在負載705上經(jīng)受的電壓和電流與參 照圖2說明的電壓和電流類似。但是，因為不是由于圖2中的變壓器123 導(dǎo)致的高頻下的衰減(roll-off)，而是由于將H橋170連接到負載705， 因此會出現(xiàn)波形上的尖銳邊緣。
電容器171兩端的電壓和流向H橋170的電流跟蹤在負載705上經(jīng) 受的電壓和電流的包絡(luò)。在一個實施例中，對施加到負載705上的電 流進行跟蹤或感測。這樣，放大器單元179a與H橋耦合以向第一轉(zhuǎn)換 器711a提供電流或電流取樣，該第一轉(zhuǎn)換器711a轉(zhuǎn)換或確定電流的均 方根值。第一轉(zhuǎn)換器711a將經(jīng)轉(zhuǎn)換的電流提供給第二轉(zhuǎn)換器713a,該 第二轉(zhuǎn)換器713a將電流轉(zhuǎn)換為用于跨過隔磁界面715進行傳送的頻率。
另外，或者作為替代方案，在一個實施例中，對施加到負載705上的電壓進行跟蹤或感測。這樣，放大器單元179b與H橋耦合以向第 三轉(zhuǎn)換器711b提供電壓或電壓取樣，該第三轉(zhuǎn)換器711b轉(zhuǎn)換或確定電 壓的均方根值。第三轉(zhuǎn)換器711b將經(jīng)轉(zhuǎn)換的電壓提供給第四轉(zhuǎn)換器 713b，該第四轉(zhuǎn)換器713b將該電壓轉(zhuǎn)換為用于跨過隔磁界面705傳送 到再充電處理器707 (連接未示出)的頻率。在另一實施例中，對電 容器171兩端的電壓進行感測或檢查以跟蹤負栽705兩端的電壓。這 樣，電容器兩端的電壓可被轉(zhuǎn)換為頻率或脈沖寬度并且跨過界面715 進行傳送。
來自第二轉(zhuǎn)換器713a和第四轉(zhuǎn)換器713b的輸出被檢測和/或被晶 體管709a和709b轉(zhuǎn)換為電壓。這些晶體管與再充電處理器707耦合。 再充電處理器707對要施加到負載705上的從輸入715b接收的電流和 從輸入715a接收的電壓的預(yù)定極限與由晶體管709a、 709b提供的各個 電壓所代表的檢測到的電流和電壓進行比較。基于該比較，再充電處 理器707例如通過發(fā)送誤差信號而向調(diào)制器701進行通知。根據(jù)該誤差 信號和希望的電壓和電流輸入715a b,調(diào)制器701調(diào)整對晶體管77的 輸入以使檢測到的電流和/或電壓與該預(yù)定極限相對應(yīng)或者將誤差信 號減小為零。該誤差信號在一個實施例中提供檢測到的電流/電壓和電 流/電壓極限之間的差值。如圖5和圖6所示，放大器179a b和轉(zhuǎn)換器 711a b、 713a b可以是圖5所示的輸出模塊65、或電壓和/或電流傳感 器電路69的一部分。
在對電容器171兩端的電壓進行感測的上述實施例中，基于電容 器171兩端的電壓的反饋信號被提供給調(diào)制器701。基于該反饋信號， 調(diào)制器能夠確定希望的電壓值和電容器171兩端(即在變壓器79的次 級繞組上)感測到的實際電壓值之間的差。因此，調(diào)制器701在一個 實施例中調(diào)整輸出脈沖或?qū)τ诰w管77的控制輸入，使得希望的電壓 值與電容器171兩端的實際電壓值相對應(yīng)，或使得反饋信號指示希望 的電壓值與實際電壓值相對應(yīng)。在一個實施例中，如再充電處理器707 基于瞬爆速率輸入(burst rate input) 717所確定的那樣，晶體管77 導(dǎo)通的頻率保持固定。但是，為了使實際電壓值與希望的電壓值相對應(yīng)，將輸出脈沖的脈沖寬度調(diào)整為使晶體管77的導(dǎo)通時長變化，以成 比例地增加或減小經(jīng)過晶體管77的電流。
電阻器172通過作用于經(jīng)過晶體管77的電流而限制經(jīng)過變壓器79 的功率傳送速率，使得當(dāng)達到電流極限時調(diào)制器701使晶體管77截止。 在一個實施例中，電流極限是預(yù)定的。在另一實施例中，設(shè)置電壓極 限，并且在達到電壓極限時調(diào)制器使晶體管77截止。在任一實施例中， 開關(guān)頻率被固定為諸如100KHz。在沒有電位計174的情況下，電阻器 172提供電流感測電壓，該電流感測電壓從接近零(此時處于低輸出 功率并且此時實際電壓值與希望的電壓值相對應(yīng))變化到接近例如為 l伏特的最大極限(處于全功率下或者此時失去了調(diào)制調(diào)節(jié)，例如此 時由于輸出功率而導(dǎo)致的電感器的實際設(shè)置超過預(yù)設(shè)的極限)。
圖7示出了在圖5和圖6所示的電流調(diào)平方案的作用下由輸入模塊 61控制的變壓器79經(jīng)受的電流和電壓波形。電壓波形51與表示由電容 器171中的能量耗散而導(dǎo)致的l伏特電壓下降51a的電壓波形41類似； 但是，由于在本發(fā)明的電流調(diào)平方案(即，大浪涌電流被保持到電容 器171并且不被直接反射到電感器73中)中不存在所述因素，因此不 再有由電感器73導(dǎo)致的附加的1伏特電壓下降。類似地，電流波形53 與表示當(dāng)電容器171放電時反射回來的電流的電流波形43相似。電流 波形55代表由輸入模塊6l控制的輸入電流，并且對于從電源提供的相 同的電壓被平坦化或調(diào)平為1.8A 2.2A的值。放電和充電波形的面積 大致相等。
如圖8所示，晶體管77導(dǎo)通和截止的周期81是恒定的，并且對于 任何給定的功率電平(例如，示出了20W、 35W和50W)，晶體管77 截止的點是相同的。如電壓波形83所示，代表電阻器172兩端的電壓
電壓也是相同的。但是，基于下式，電流波形的斜率隨實現(xiàn)特定電流 所需的輸入電壓并由此隨能量電平而改變。
丄W 2例如，約1200瓦(150Vx8A)的功率以近似恒定的速率被傳送了 約2ms。隨著各個功率瞬爆，根據(jù)下式出現(xiàn)電容器171的能量電平的成 比例下降
其中，P是對于負載的瞬時功率，T是瞬爆的持續(xù)時間，Vi是電容器171 上的初始電壓，Vf是瞬爆后電容器171上的最終電壓。此外，如在下 式中提供的那樣，基于各個例示的值，電容器171的最小電容是 1150 ;/F:
C- 2P厶7V(F,2 — 2(1200『)(2wj)/(150 2 - 135 2)
因此，電容器171的電容遠比圖2所示的相應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)電容器121 的電容低。在一個實施例中，電容器的額定值為1200一F。紋波電流在 120Hz下被限制為3.5A，并且具有較窄的寬度以及每50ms中的每2ms 為8A的低占空比。在另一實施例中，電容器的額定值為3300一F。使 用這種電容器值，電壓的下降(即功率瞬爆后電容器上的最終電壓) 將為約145V。以下的計算例示了該結(jié)果。
在另一實施例中，向具有1200/zF電容的電容器171提供固定的最 大恒定電流速率的電流以通過下一連續(xù)的功率脈沖來補充該電容器 上的電荷。例如，由于負載705以1200瓦耗用了2ms而導(dǎo)致電容器171 上損失了15V (150V-135V)，通過以50毫焦/毫秒(即50瓦)的速 率在脈沖之間的空閑或48ms時段上添加或提供損失的能量，可以恢復(fù) 這種能量。采用24V的輸入電壓，2.08A (50瓦除以24V)的平均輸入 電流會提供足夠的電流以對電容器171進行再充電。在2ms脈沖期間， 還出現(xiàn)向著電容器171的能量轉(zhuǎn)移，其平均電流為2A并且功率為48瓦。 因此，在調(diào)制器701以50瓦的最大功率電平并以50%的占空比運行的 情況下，電流的瞬時峰值為約8A。因而，圖9中的相等面積91和93代 表提供給變壓器79的能量或功率。感測電壓(即電阻器172兩端的電 壓)與8A的峰值一致，并由此與約l伏特的最大感測電壓一致，電阻
16器172的電阻為約125mQ。
以由電阻器172提供的2A的再充電速率，電容器171為下一功率 瞬爆及時再充電。但是，如果下一功率瞬爆例如由于稍高的負載電阻 而提供較低的能量耗散，那么電容器171將更早地再充電。因此，例 如由晶體管77和調(diào)制器701提供的2A電流極限將在電容器171達到 150V時停止。
如圖10所示，代表輸入電流的電流波形101和代表來自電容器171 的輸出電流的電流波形103表示當(dāng)調(diào)制器在100kHz的頻率下工作時 電感器73、電容器75和變壓器79對輸入電流進行濾波。但是，固定最 大電流極限(即，如電流波形101中示出的8A峰值或2A平均值)和小 于負載705吸取的最大功率的組合導(dǎo)致電容器171在比實際上需要為 下一脈沖作準備的時間間隔早的特定時間間隔中再充電，這繼而導(dǎo)致 平均輸入電流101會降為零的間隔。在一個實施例中，諸如如圖10所 示的那樣，調(diào)制器趨于全開或全關(guān)。相反，對于經(jīng)過變壓器79的電流 的電流極限，調(diào)制器701的節(jié)流將其設(shè)置為小于全額值，以允許電容 器171在特定時間幀充電，使得對下一脈沖剛好及時恢復(fù)電容器電壓 而沒有零電流間隔，如從圖7所示的波形55看到的那樣。
在一個實施例中，可編程電位計174設(shè)置并調(diào)整調(diào)制器701的電流 極限。另外，基于如上所述的關(guān)于負載705或電容器171兩端的電壓的 反饋、希望或預(yù)定的電壓和輸出脈沖之間可用于補充被輸出功率脈沖 消耗的能量的時間，再充電處理器707能夠設(shè)置并調(diào)整調(diào)制器701的電 流極限。在一個實施例中，再充電處理器707可以是與駐留處理器共 享資源的專用處理器、微控制器或數(shù)字信號處理器。在另一實施例中， 再充電處理器707可包含離散的模擬和/或數(shù)字電路。
再充電處理器707使用電位計174縮放輸入電流反饋以為各個輸 出脈沖循環(huán)設(shè)定恒定的再充電速率。電位計174的響應(yīng)時間在一個實 施例中為約10〃s。
但是，可編程運算放大器還向電阻器172感測反饋電壓提供增益。 因而，在一個實施例中，將電阻器172選擇為不耗散太多功率并在最大電流下形成合理信號電平。放大器以較低電流提供增益，以提供峰 值輸入電流，即l伏特感測電壓。因此，不需要以例如為最大電流的
四分之一 (如0.5A)的較低電流產(chǎn)生l伏特感測電壓，然后^f吏該電壓 衰減的較大電阻器。考慮到來自其它部件的背景電流無論如何都會起 主導(dǎo)作用，0.5 2A的平均輸入電流就足夠了，而0.5A以下的電流可能 不重要。圖ll示出了調(diào)整輸入電流的放大器lll的該實施例。
放大器111被編程為向調(diào)制器701提供恒定的1伏特電壓反饋，以 表示或確定經(jīng)過晶體管77的電流以及對于變壓器79的輸入電流和電 壓已達到預(yù)定電流和/或電壓極限。另外，電阻器172的電阻可以較小， 并且這樣功率耗散會較低。例如，經(jīng)過晶體管77的2A電流會在電阻為 0.1Q的電阻器172兩端導(dǎo)致0.2伏特的電壓。因而，放大器會被編程為 提供5的增益以提供1伏特電壓反饋。類似地，經(jīng)過晶體管77的8A電流 會在電阻器172兩端導(dǎo)致0.8伏特的電壓，并且放大器因此會被編程為 提供1.25的增益以再次提供1伏特電壓反饋。
如果希望濾波如圖10的電流波形101所示地具有零輸入電流間隔 并且不使用或不希望再充電處理器，那么將電感器73的電感和電容器 75的電容增加，并且使電阻器172固定以在所有脈沖寬度、重復(fù)率和 輸出電壓下容納最大輸入電流。電容器75取一值，使得僅出現(xiàn)l伏特 的下降并覆蓋總脈沖能量的一部分。在該實施例中，當(dāng)調(diào)制器701補 充電容器171的能量時，電容器75的放電在20 30ms上而不是在2ms中 發(fā)生。在從電容器75較慢吸取能量期間，輸入電壓將提供一部分能量 從而使電容器更小，例如小于100000^F，或約為22000;/F。
因此，對通過電感器73對輸入電流的非DC成分進行濾波的需求 因固定反饋電阻器172擴展輸入電流占空比的80%的效用而得到緩 解。沒有調(diào)制器能量轉(zhuǎn)移階段的低占空比和電容器171還解決了任何 高電流問題。但是，輸入電流的調(diào)平或平坦化有些依賴于調(diào)制器701 的動態(tài)范圍、最大輸出脈沖占空比、電流感測反饋衰減器/放大器的動 態(tài)范圍和/或噪聲的存在。
在一個實施例中，可以根據(jù)經(jīng)驗確定電感器73和電容器75的值，以在潛在輸出電壓、頻率和脈沖寬度、跟蹤希望輸出設(shè)置點的變化時的響應(yīng)時間要求和針對各種負載的輸出電壓幅值的維護的整個范圍上，提供可接受的輸入紋波和功率損失。
參照圖12,提供了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電流調(diào)平系統(tǒng)1200。在圖12中，電源輸入200將來自提供的AC電壓源的主要為DC的電壓提供到開/關(guān)控制模塊201。開/關(guān)控制模塊201接收來自再充電處理器213的控制輸入。再充電處理器213在一個實施例中是具有被配置為處理再充電處理的部分的系統(tǒng)處理器215。系統(tǒng)處理器215與主控制器(未示出)通信并執(zhí)行由主控制器提供的指令。在一個實施例中，主控制器是具有用戶界面的計算機，通過該用戶界面，系統(tǒng)操作員可對系統(tǒng)處理器215進行配置以及發(fā)出命令，或者接收或觀察由系統(tǒng)處理器215提供的信息。
接收的來自再充電處理器213的控制輸入使開/關(guān)控制模塊201阻擋或傳遞去往再充電電路203的DC電壓。再充電電路203在一個實施例中增加被提供到電容器組207和RF輸出驅(qū)動器217的DC電壓。電容器組207所起的作用與圖2所示的電容器121類似。類似地，RF輸出驅(qū)動器217所起的作用與同樣由圖2所示的晶體管27和29例示的電路或圖6所示的H橋170類似，因此這里不對其進行進一步的說明。電壓傳感器209與再充電電路203耦合以識別被提供到RF輸出驅(qū)動器217和電容器組207的電壓的量，并將該信息傳送到再充電處理器213。再充電電路203還調(diào)節(jié)提供到電容器組207的電流。具體地說，再充電電路203調(diào)平得到的與提供的DC電壓200相關(guān)的電流。泄放電路211與電容器組207耦合，用以幫助再充電處理器213測量電容器組207的會改變的電容，以及對存儲在電容器組207中的電壓進行放電。
RF輸出驅(qū)動器217將DC電壓提供到變壓器221，該變壓器221然后將該電壓傳送到希望周期性能量脈沖的負載223。根據(jù)需要，變壓器221可以是或者不是RF輸出驅(qū)動器217的一部分。再一次，例如，負栽223可以是外科白內(nèi)障手用器械、桿或棒(pcn)。電流檢測器219與RF輸出驅(qū)動器217耦合。電流檢測器219識別故障和/或監(jiān)視操作條件，并將該信息提供給再充電處理器213?；谶@種信息，與RF輸出驅(qū)動器217耦合的再充電處理器213調(diào)節(jié)由RF輸出驅(qū)動器217提供給負栽223的電流和電壓。
通電復(fù)位模塊205在一個實施例中與再充電處理器213耦合。通電復(fù)位模塊205將通電復(fù)位信號提供到再充電處理器213，以有效關(guān)斷再充電電路203。具體地說，通電復(fù)位模塊205使再充電處理器213向開/關(guān)控制模塊201發(fā)信號，以阻止由開/關(guān)控制模塊201提供功率以及通過泄放電路211排放電容器組207中的能量。通電復(fù)位模塊205在一個實施例中基于來自電壓傳感器209和/或電流檢測器219的指示RF輸出驅(qū)動器217或再充電電路203具有的故障或操作問題的輸入，提供通電復(fù)位信號。
圖13示出了本發(fā)明的再充電電路300 (圖12中的203)、電容器組400 (圖12中的207)、泄放電路500 (圖12中的211)和電壓傳感器600(圖12中的209 )的示例性實施例。再充電電路300從開/關(guān)控制模塊201(圖12)接收電流。電流來自一般為DC的電壓源并在一個實施例中例如在為約0 2.5A的范圍內(nèi)。電流;故電容器301和303濾波。經(jīng)濾波的電流被控制器305監(jiān)視并被提供到升壓電感器307。電感器307與阻塞二極管309和晶體管311耦合。晶體管311控制電感器307上的電荷的聚集。因而，當(dāng)晶體管激活時，允許在電感器307上聚集電荷。當(dāng)晶體管311變?yōu)椴换顒訒r，聚集的電荷被電感器307釋放并向二極管309加正向偏壓。因此，在一個實施例中，在再充電電路的輸出313處經(jīng)受約150V的高電壓。也向電容器組400提供該高電壓。
晶體管311與電容器315c、電阻器315a、 315d、 二極管315b以及控制器319耦合?？刂破?19接收脈沖信號，并且，通過這種電容器，電阻器和二極管來影響晶體管開關(guān)311的導(dǎo)通和截止時間。因此，來自電感器307的能量被釋放和存儲的速率通過這些元件以及晶體管311而被有效控制。通過調(diào)節(jié)能量的聚集和釋放的速率，可減少電磁干擾。
再充電電路300例如從再充電處理器213(圖12)接收再充電電流信號321。例如可使用脈沖光電二極管或通過數(shù)字-模擬電路來傳送信號321。再充電電流信號321指示在將電荷補充到電容器組400中并由此將再充電電路輸出電壓313恢復(fù)到標稱值時要吸取的最大輸入電流。再充電電路300 (具體地說是控制器305)使用一電壓來規(guī)定這種源電流的量。具體地說，再充電電流信號321通過電阻器323a、 323b、323c和晶體管323d被轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓被傳送到控制器305，該控制器305還將速率傳送到第二控制器319?？刂破?05和319分別補充或?qū)崿F(xiàn)向升壓電感器提供輸入電流以及從升壓電感器307向電容器組400提供輸入電流的速率。
在一個實施例中，再充電電路300包含過電壓保護電路。過電壓保護電路包含一系列齊納二極管317a、 317b、電阻器317c、 317d和晶體管317e。齊納二極管被定位并被設(shè)定額定值，使得在電容器組400上經(jīng)受的電壓被這些二極管識別。因而，如果電壓超過諸如160V的預(yù)定電壓，那么電阻器317c兩端會經(jīng)受一電壓。因此，晶體管317e導(dǎo)通并使由控制器305提供給控制器319的信號接地。由此，晶體管317e有效地使控制器319不激活晶體管311，以防止通過變壓器221從升壓電感器307向負載223傳送能量。
電容器組400包含相互并聯(lián)的三個電容器401a c。在一個實施例中，這些電容器為220/zF電容器。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本公開可以理解，根據(jù)系統(tǒng)1200中負栽需求和其它部件的值，這些電容器的總數(shù)和額定值可以比說明的多或少。電容器401a c存儲來自電感器307的能量或一部分能量，使得可在負載223按照再充電處理器213 (圖12)指示的那樣需要或希望電壓脈沖時提供該電壓脈沖，并且在反射到電源輸入200 (圖12)時電流沒有大的增加或瞬爆。結(jié)果，可以保持平坦的電流。因此，電容器組400為負載223保持或存儲用于下一RF瞬爆的能量以提供恒定的電流能量傳遞。
電壓傳感器600與電容器組400耦合以識別在電容器組400上經(jīng)受的電壓。電壓傳感器600包含與第一電壓放大器601耦合的一系列電阻器605a、 605b和電容器607。第一放大器601提供用于感測電壓的粗放
21(corse scale )。具體地說，第一放大器601識別被提供到電容器組400的電壓。例如，第一放大器601確定電容器組是否正經(jīng)受零或非常小的電壓并由此指示系統(tǒng)為關(guān)閉。作為替代方案，放大器601確定電容器組400是否正經(jīng)受諸如150V的電壓并由此確定系統(tǒng)為開啟或正在工作。
另一放大器603提供用于感測電壓的細放(fine scale)。具體地說，第二放大器603以比第一放大器601更精細的程度確定在電容器組上經(jīng)受的電壓。因此，第二放大器603在正常操作條件下感測電容器組經(jīng)受的電壓。
在一個實施例中，泄放電路500例如從再充電處理器213 (圖12)接收泄放電流指示511。泄放電流信號511為泄放電路規(guī)定或確定在特定量的時間上應(yīng)減小的電流量。具體地說，泄放電流信號511被轉(zhuǎn)換為電壓并通過電阻器507和二極管503和505被提供到晶體管501的柵極，以對與電容器組耦合的晶體管起作用。因而，晶體管501被操縱為提供接地路徑，以通過放電電阻器509降低或影響來自電容器組400的電流的速率，并由此有效地將電容器組400放電或降低存儲在電容器組400中的電壓。在一個實施例中，例如使用脈沖光電二極管或通過數(shù)字_模擬電路將泄放電流信號511傳送通過隔磁界面225。
與再充電處理器213結(jié)合的泄放電路500還可被用于確定電容器組400的電容。如上所述，泄放電路通過從電容器組400去除或泄放電流來控制或調(diào)節(jié)電容器組中的能量的排放。去除的電流的量由再充電處理器213確定和監(jiān)視?；趤碜噪娙萜鹘M400的電壓和電流的變化，再充電處理器213能夠確定電容器組400的電容。具體地說，在一個方面中，使用下式
C=
例如，使用1秒時間周期和從150V到120V的電壓變化(即30V的下降)和20mA的放電電流，電容器的電容被再充電處理器計算為約660/zF。因而，電容器組被充電到約150V,然后通過使用預(yù)定的放電電流被泄放電路放電到預(yù)定電壓。通過確定電容器組400的電容，再充電處理器213能夠調(diào)節(jié)再充電電路203的再充電電流。具體地說，在一個方面中，使用下式
卜 /厶r
因此，再充電電路能夠提供充足的再充電電流以保證在電容器組上經(jīng)受在適當(dāng)時間提供給負載的足夠的電壓。類似地，通過確定電容器組的電容，泄放電路能夠調(diào)節(jié)放電電流。因而，泄放電路能夠從電容器組去除電流以保證在電容器組上經(jīng)受在適當(dāng)時間提供給負載的足夠的電壓。
在圖14中，示出了電流檢測器800(圖12中的219)的一個實施例。電流檢測器800與RF輸出驅(qū)動器217中的開關(guān)晶體管耦合以接收信號輸入808,從而識別在這些晶體管上經(jīng)受的電流。電流傳感器800包含被與兩個電壓比較器801和803耦合的一系列電阻器805a f和電容器807縮放的電壓基準809。第一比較器801感測在RF輸出驅(qū)動器217的正常操作下的電流，并且第二比較器803感測故障條件下的電流。具體地說，與第一比較器801和第二比較器803耦合的電阻器805a f將感測的RF輸出驅(qū)動器電流轉(zhuǎn)換成經(jīng)濾波的電壓，然后將該電壓與兩個基準電平相比較以形成由各個比較器產(chǎn)生的所得信號。
在一個實施例中，第一比較器801提供所得信號以表示通過RF輸出驅(qū)動器217獲得大于8A的電流，因此它在正常的參數(shù)下工作。在一個方面中，第一比較器提供所得信號以表示通過RF輸出驅(qū)動器217荻得小于2A的電流，因此來自RF輸出驅(qū)動器217的輸出脈沖接近結(jié)束。該信號被提供給再充電處理器以識別脈沖已結(jié)束從而提供用于閉環(huán)終止的反饋。在一個實施例中，第二比較器提供所得信號以表示通過RF輸出驅(qū)動器217獲得大于20A的電流或者已在RF輸出驅(qū)動器中出現(xiàn)故障或短路。該信號被提供給再充電處理器，以使再充電處理器能夠以上面所述的方式關(guān)斷RF輸出驅(qū)動器。
雖然已參照這些優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以提出其它實施例來實現(xiàn)相同或相似的結(jié)果?；诒竟_，本發(fā)明的變型和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的，并且本發(fā)明包含所有這些修改和等同物。
權(quán)利要求
1. 一種系統(tǒng)，包括a)脈沖負載；b)電容器組，其與該脈沖負載耦合以存儲能量；c)輸出驅(qū)動器，其與該脈沖負載耦合并被配置為向該脈沖負載傳送能量；和d)再充電電路，其被配置為接收和調(diào)平輸入電流以調(diào)節(jié)該電容器組中的存儲能量的聚集。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，該電容器組包含一個或更 多個電容器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括a) 至少一個電壓檢測器，其與再充電電路的輸出耦合以檢測提 供到輸出驅(qū)動器和電容器組的輸出電壓；b) 至少一個電流檢測器，其與輸出驅(qū)動器耦合以檢測由輸出驅(qū) 動器提供給脈沖負載的輸出電流；c) 再充電控制器，其與再充電電路、該至少一個電壓檢測器和 該至少 一個電流檢測器耦合，并被配置為基于檢測到的輸出電壓和檢 測到的輸出電流的接收來控制再充電電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，由輸出驅(qū)動器提供給脈沖 負載的輸出電流基于調(diào)平的輸入電流和作為存儲能量而存儲在電容 器組中的電流之和。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，由輸出驅(qū)動器提供給脈沖 負載的輸出電流具有小于50%的占空比，并且再充電電路被配置為在 占空比外調(diào)節(jié)電容器組中的存儲能量的聚集。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，調(diào)平的輸入電流在脈沖負 載的占空比之內(nèi)和之外均保持基本恒定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，再充電電路被配置為從再 充電控制器接收指示脈沖負載的占空比的一個或更多個信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括a)泄放電路，其與電容器組耦合以調(diào)節(jié)電容器組中的存儲能量 的排放。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，泄放電路進一步與再充電 控制器耦合以接收用于控制泄放電路對電容器組中的存儲能量的排 放進行調(diào)節(jié)的 一個或更多個泄放電流信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，泄放電路和再充電控制 器被配置為測量電容器組的電容值，并且再充電控制器進一步被配置 為基于測得的電容值來調(diào)節(jié)電容器組中的存儲能量的聚集。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，輸出驅(qū)動器包含與脈沖 負栽耦合以向脈沖負栽傳送能量的變壓器。
12. —種用于向負載提供能量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a) 輸入電路，其被配置為接收并調(diào)節(jié)來自電源的輸入電壓和輸 入電流；b) 變壓器電路，其與輸入模塊耦合并被配置為逐步升高經(jīng)調(diào)節(jié) 的輸入電壓并逐步降低經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入電流；c) 與負載耦合的輸出電路，該輸出電路被配置為存儲從變壓器 接收的能量并將該能量傳送到負載；d) 能量檢測電路，其與輸出電路耦合以監(jiān)視負載上的能量水平；以及e) 再充電電路，其被配置為從能量檢測電路接收監(jiān)視到的負載 上的能量水平，并被配置為將誤差信號發(fā)送到輸入電路，其中輸入電 路基于誤差信號來調(diào)節(jié)輸入電壓和輸入電流。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，輸入電路包含對輸入電 壓和輸入電流進行濾波的濾波器電路。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，再充電電路進一步被配 置為接收負栽的預(yù)定能量水平，并將該預(yù)定能量水平與監(jiān)視到的負載 上的能量水平進行比較以產(chǎn)生誤差信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，輸入電路包含調(diào)制器，該調(diào)制器與再充電電路耦合并被配置為基于誤差信號來調(diào)節(jié)輸入電 壓和輸入電流。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，輸入電路被配置為當(dāng)負載是脈沖負載時通過保持恒定電平的輸入電流來調(diào)節(jié)輸入電流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，能量檢測電路包含與負 載和輸出電路耦合以監(jiān)視負載上的電流電平的電流檢測電路。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，能量檢測電路還包含與 負載和輸出電路耦合以監(jiān)視負載上的電壓電平的電壓檢測電路。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，輸出電路包含用于存儲 從變壓器接收的能量的電容器組。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，電容器組包含至少一個 電容器。
全文摘要
本發(fā)明提供了提供電流調(diào)平能力的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明涉及對進入驅(qū)動諸如外科白內(nèi)障手用器械的脈沖負載的電路中的電源電流進行調(diào)平的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的電流調(diào)平的各個實施例，輸入電流被調(diào)平以調(diào)節(jié)從電源吸取的功率，從而防止源電流浪涌，該源電流浪涌會a)必須要較高額定值的電源；b)導(dǎo)致支持其它設(shè)備的電源出現(xiàn)大幅電壓下降；或c)同時出現(xiàn)以上兩種情況。
文檔編號H02J7/00GK101512867SQ200680025844
公開日2009年8月19日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者克里斯托弗·C.·瓊, 埃米爾·H.·卡沙雅爾, 格倫·沙斯曼 申請人:愛爾康公司