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利用Vicor模块电源试制医疗器械

引言

Vicor公司是关同的专业模块电源生产厂家。其产品最大特点是功率密度高，可靠性好。产品覆盖10～600W，输入输出隔离，使用方便，许多领域广泛应用：

第二代Vicor模块使用r零电流零电压开关(ZCS／ZVS)技术，以其高功率、高效率、高工作频率以及优良特性而享誉世界。

利用Vicor模块电源进行二次丌发用于研制医疗器械，快捷、可靠性高：

1、Vicor模块电源

1．1 V1-200系列谐振型模块电源简介

Vl-200系列采用了零电流零电压开关的单端正激变换器，其基本电路和开关管的波形如图1所示。

振荡电路由高频变压器71的漏感和变压器次级的谐振电容Cf组成。功率开关管VT导通时，输入电流流过T的初级，次级线圈上端电压为正，VD1导通，输入能苗传输到谐振电容Cf由于VD1的单向导电性，能量只能单向传输。所以流过VT的电流应为正弦波的一半。开关管VT从零电流开始导通，并且当电流下降到零时，功率开关管VT关断。Lf和Cf组成低通滤波电路，减少输出纹波电压，因此较普通的硬开关型PWM 型变换器能将 F扰大大减弱，噪声大大减少。

第二代Vieor模块l住原有ZCS的基础I 增加r ZVS构架，除保留ZVS构架的优点外，还使其共漏极式的主开关管和反向升压开关以及共源复位的开关损耗减到最低，加上先进的高频处理工艺使工作频牢达到2MHz，这样降低噪声的处理更容易，同时使效率达到90%以上，如图2所示。

V1-200系列DC／DC功率变换模块的引脚图如图3所示，对于功率增强模块末引出+S、T、-S号引脚。

(1)+IN、-IN

直流电压输入止、负端。输入电压可存额定值的-（20%~50%）~+(25%~60%)范罔内变动，具体值请参阅产品数据手册。

(2)GATEOUT

引脚输出的脉冲信号是同类模块并联运行中的同步信号。川步信号一般按一模块的GATEOUT端连到下一模块的GATEIN端。可使用两个或两个以上的模块并联，获得较大的输出功率、并联运行中，必须有一个驱动器模块，其他模块应该是功率增强模块。驱动器模块和功率增强模块的工作原理及其指标相同，区别在于功率增强模块没有遥测(+S，-S)和输出调整(Trim)引脚。

(3)GATEIN

此端足集电极开路结构，可以看做模块的使能／同步端。当它被拉低电平时(以-IN 为基准，低于0．65V6mA)，模块关闭；浮窄时，模块工作。另外，模块频繁开关时，此端接1uF左右电容，可提供软启动功能。功率增强模块的GATEIN受控于驱动器模块．如图4所示。

(4) +S、-S

正、负输出电压感受／遥感端。若+S端电压高于额定输出值的110％，将激活模块的过压保护功能(“VI-JXX”无过压保护功能)，父『刑模块：-S端电位不可超过0．25V，否则电流限制点将提高。这两端刚于遥测，即当负载离模块较远、负载电流较大时，将+S 与+OUT、-S与-OUT分别与负载两端相连，模块将略微提高输出电压以补偿+OUT、-OUT连线卜的压降，从而保证负载上的电压为额定值。当不需要遥测时，须将+S与+OUT、-S与-OUT值接相连。

(5)Trim

此端使输出电压在额定值的5％～1 10％范围内可调。

(6)+OUT、-OUT

直流电压输出正、负端。

有关V1—200系列的各种模块及VI-HAM，MI-RAM等模块的参数，可在Vicor公司产品手册和特刊中查阅。

2、Vicor模块电源在医疗器械中的应用

2．1用Vicor模块电源制作宽谱光治疗仪电源

1)宽谱光治疗仪的简介

宽谱光治疗仪是采用特种卤素灯作光源，通过光学石英导光棒传输，进行高效率透射式光进行治疗，适用于妇科、皮肤科、口腔科等治疗。

2)主要技术指标

输入电压：AC 220V，50Hz

输出电压：24VDC，可调；

输出光功率：3-15W，连续可调；

光谱特性：0．35～3um，即从近紫外一直到中红外；

光斑直径：15mm (离治疗面5mm外)；

光源(卤素灯)：150W，24V (单端)：

可采用风冷或水冷使治疗头外壳温度低于40℃ 。

3)因为本治疗仪需要进行光功率宽范围渊节，所以，必须设计或选用性能优良的电源。本宽谱光治疗仪采用Vicor VI-263C DC／DC模块，采用AC220V，50Hz输入，经分立元件进行整流、滤波等组成电磁兼容电路向模块提供DC300V变换成DC24V，并设置可调降压电路。向光源(卤素灯)供电，效果很好。现将有关T输出电压调整端的没置说明。

在+S、-S和T脚之间，按人R6、R7和R8组成的电阻网路，如图5所示，该模块的输出电压就可在很宽的范围内调整。R7通常选用10kΩ 电位器。电阻R6用来限制最低输出电压，如果输出电压需要从零伏开始调整，就不需要R6 输出电压能够降低的百分数与R6阻值的关系如表1所列。

关于R6的阻值计算方法，在Vicor模块电源应用的资料中有详细介绍。

2．2用Vicor电源制作直线偏振光治疗仪电源

直线偏振光治疗仪是采用特种灯泡通过滤光器、偏振器处理获得波长在600～1600um 的直线偏振光，通过治疗头照射病患卡}j关部位，进行光辐照的物理治疗的仪器。其特点是光波波长住人体透射窗口范围，是偏振光，光功率2000mW，能透射到人体(软组织)，深度达50mm 以上，通过光热效应、光生化效应和光刺激效应等，达到消炎镇痛，加快术后伤口愈合等作用。

使用直线偏振光治疗仪时，按照患者的病情，可选用不同形状及功能的治疗头，采用不同的功率，照射时间，照射模式的脉冲光输出或连续光输出等。这些功能都由单片机进行控制管理。有关直线偏振光治疗仪的电气控制原理罔如图6所示。