利用Vicor模塊電源試制醫療器械

引言

Vicor公司是關同的專業模塊電源生產廠家。其產品最大特點是功率密度高，可靠性好。產品覆蓋10～600W，輸入輸出隔離，使用方便，許多領域廣泛應用：

第二代Vicor模塊使用r零電流零電壓開關(ZCS／ZVS)技術， 以其高功率、高效率、高工作頻率以及優良特性而享譽世界。

利用Vicor模塊電源進行二次丌發用于研制醫療器械，快捷、可靠性高：

1、Vicor模塊電源

1．1 V1-200系列諧振型模塊電源簡介

Vl-200系列采用了零電流零電壓開關的單端正激變換器，其基本電路和開關管的波形如圖1所示。

振蕩電路由高頻變壓器71的漏感和變壓器次級的諧振電容Cf組成。功率開關管VT導通時， 輸入電流流過T的初級，次級線圈上端電壓為正，VD1導通，輸入能苗傳輸到諧振電容Cf由于VD1的單向導電性，能量只能單向傳輸。所以流過VT的電流應為正弦波的一半。開關管VT從零電流開始導通，并且當電流下降到零時，功率開關管VT關斷。Lf和Cf組成低通濾波電路，減少輸出紋波電壓， 因此較普通的硬開關型PWM 型變換器能將 F擾大大減弱，噪聲大大減少。

第二代Vieor模塊l住原有ZCS的基礎I 增加r ZVS構架，除保留ZVS構架的優點外，還使其共漏極式的主開關管和反向升壓開關以及共源復位的開關損耗減到最低， 加上先進的高頻處理工藝使工作頻牢達到2MHz，這樣降低噪聲的處理更容易，同時使效率達到90%以上，如圖2所示。

V1-200系列DC／DC功率變換模塊的引腳圖如圖3所示，對于功率增強模塊末引出+S、T、-S號引腳。

(1)+IN、-IN

直流電壓輸入止、負端。輸入電壓可存額定值的-（20%~50%）~+(25%~60%)范罔內變動，具體值請參閱產品數據手冊。

(2)GATEOUT

引腳輸出的脈沖信號是同類模塊并聯運行中的同步信號。川步信號一般按一模塊的GATEOUT端連到下一模塊的GATEIN端?？墒褂脙蓚€或兩個以上的模塊并聯， 獲得較大的輸出功率 、并聯運行中，必須有一個驅動器模塊，其他模塊應該是功率增強模塊。驅動器模塊和功率增強模塊的工作原理及其指標相同， 區別在于功率增強模塊沒有遙測(+S，-S)和輸出調整(Trim)引腳。

(3)GATEIN

此端足集電極開路結構，可以看做模塊的使能／同步端。當它被拉低電平時(以-IN 為基準，低于0．65V6mA)，模塊關閉；浮窄時，模塊工作。另外，模塊頻繁開關時，此端接1uF左右電容，可提供軟啟動功能。功率增強模塊的GATEIN受控于驅動器模塊 ．如圖4所示。

(4) +S、-S

正、負輸出電壓感受／遙感端。若+S端電壓高于額定輸出值的110％ ，將激活模塊的過壓保護功能(“VI-JXX”無過壓保護功能)，父『刑模塊：-S端電位不可超過0．25V，否則電流限制點將提高。這兩端剛于遙測，即當負載離模塊較遠、負載電流較大時，將+S 與+OUT、-S與-OUT分別與負載兩端相連， 模塊將略微提高輸出電壓以補償+OUT、-OUT連線卜的壓降，從而保證負載上的電壓為額定值。當不需要遙測時，須將+S與+OUT、-S與-OUT值接相連。

(5)Trim

此端使輸出電壓在額定值的5％～1 10％范圍內可調。

(6)+OUT、-OUT

直流電壓輸出正、負端。

有關V1—200系列的各種模塊及VI-HAM，MI-RAM等模塊的參數， 可在Vicor公司產品手冊和特刊中查閱。

2、Vicor模塊電源在醫療器械中的應用

2．1用Vicor模塊電源制作寬譜光治療儀電源

1)寬譜光治療儀的簡介

寬譜光治療儀是采用特種鹵素燈作光源，通過光學石英導光棒傳輸，進行高效率透射式光進行治療，適用于婦科、皮膚科、口腔科等治療。

2)主要技術指標

輸入電壓：AC 220V，50Hz

輸出電壓：24VDC，可調；

輸出光功率：3-15W，連續可調；

光譜特性：0．35～3um， 即從近紫外一直到中紅外；

光斑直徑：15mm (離治療面5mm外)；

光源(鹵素燈)：150W，24V (單端)：

可采用風冷或水冷使治療頭外殼溫度低于40℃ 。

3)因為本治療儀需要進行光功率寬范圍淵節，所以，必須設計或選用性能優良的電源。本寬譜光治療儀采用Vicor VI-263C DC／DC模塊，采用AC220V，50Hz輸入，經分立元件進行整流、濾波等組成電磁兼容電路向模塊提供DC300V變換成DC24V，并設置可調降壓電路。向光源(鹵素燈)供電，效果很好。現將有關T輸出電壓調整端的沒置說明。

在+S、-S和T腳之間，按人R6、R7和R8組成的電阻網路，如圖5所示， 該模塊的輸出電壓就可在很寬的范圍內調整。R7通常選用10kΩ 電位器。電阻R6用來限制最低輸出電壓，如果輸出電壓需要從零伏開始調整，就不需要R6 輸出電壓能夠降低的百分數與R6阻值的關系如表1所列。

關于R6的阻值計算方法，在Vicor模塊電源應用的資料中有詳細介紹。

2．2用Vicor電源制作直線偏振光治療儀電源

直線偏振光治療儀是采用特種燈泡通過濾光器、偏振器處理獲得波長在600～1600um 的直線偏振光，通過治療頭照射病患卡}j關部位，進行光輻照的物理治療的儀器。其特點是光波波長住人體透射窗口范圍，是偏振光，光功率2000mW，能透射到人體(軟組織)，深度達50mm 以上，通過光熱效應、光生化效應和光刺激效應等，達到消炎鎮痛，加快術后傷口愈合等作用。

使用直線偏振光治療儀時，按照患者的病情， 可選用不同形狀及功能的治療頭， 采用不同的功率，照射時間，照射模式的脈沖光輸出或連續光輸出等。這些功能都由單片機進行控制管理。有關直線偏振光治療儀的電氣控制原理罔如圖6所示。

3、結論

綜上所述， 利用Vicor模塊電源可以靈活方便地開發成醫療器械的電源， 而且質量比較穩定、可靠。