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开关式CO2激光器电源分析
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开关式CO2激光器电源分析
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管理员
发表在
电源技术
2014-4-4 11:19:23
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1.电脑控制系统组成
根据目前国外CO2激光治疗机的各种功能要求,我们设计的
电源
系统框图如图1所示。该电源控制系统可通过键盘进行如下几方面的控制:①可以控制输出
功率
大小并可对激光功率测试和显示;②可以选择九种不同的工作方式;③可选择激光照射时间,其时间间控制范围是0.01-9.00秒。④监测部分可自动监视水冷系统、激光器温度、
开关
电源的过流保护和开路保护状态等,一旦机器失灵,计算机可立即切断激光电源并在显示屏幕上显示故障类型。
显示屏采用240128点阵式液晶屏,汉字显示并采用菜单式选择参数,使用方便。单片微机采用
ATMEL
L公司的
AT89C52
并扩充A/D和D/A转换器及键盘输入等电路。其软件程序约7.5K。
2.
开关电源
工作原理
根据医生不同的临床需求,CO2激光治疗机有九种不同的激光输出形式,如连续、脉冲、短脉冲、单脉冲等,采用工频
变压器
式CO2激光电源是难以控制和实现的。为此我们研制了一种采用半桥自激式变换器的开关电源,该电源与它激变换器方式的开关电源相比有以下几方面的优点:①起辉电压高;②电源输出
电流
连续可调,无工作死区;③电路简单,抗干扰能力强。此外电源采用多级升压法,降低了对
高频变压器
绝缘的要求,减少了限流
电阻
的阻值(仅为10K-20K)并有良好的输出特性。图2为开关式CO2激光器电源框图。主网络由高频噪声抑制、软启动、可控硅整流
滤波
、开关变换、高频升压、多倍压整流滤波等几个部分组成。控制部分由辅助电源、电压调节控制电路、电流检测电路、电压检测电路、工作保护电路、工作方式控制电路等几部分组成。
3.开关电源主要电路和设计
主频噪声抑制电路是由L、R、C组成的滤波网络,如图3所示。L1、L2同绕在一个环型磁芯上,圈数相等,方向相反,当有高频电流流过来时,产生一个大小相等方向相反的磁场,同时,L1、L2与C2、C3又组成一个共模
滤波器
,从而阻止了高频电流的流过。R3、
C1
为高频旁路,R4为放电电阻,通过R、 L、C电路既阻止了外界的高频信号串入,又阻止了本电源的高频信号进入电网。
可控硅整流滤波和软启动电路如图4所示。由于本电源采用的是自激变换式,因此对输出功率的调整是采用单向可控硅S2实现的。在控制信号端加上不同的相位控制信号G,使C5
电容
两端电压控制在0-
300
V。R5为软启动电阻,当开机瞬间电源通过R5对C5充电,使主回路工作。当进入正常工作时,R5被可控硅S1短路将不再起作用使主回路工作。当进入正常工作时,R5被可控硅S1短路将不再起作用R6、R7、C4、D1是控制S1导通电路。R8、
C6
用于保护可控硅S2。
开关变换电路如图5所示,当X端由触发电路触发一次后,开关管
N1
和
N2
将受I1、I2、I3的控制轮流导流(I1、I2、I3同绕在一个环型磁芯上),T3输出端产生频率约为20KHz的交变电压U(
100
V-800V),该电压经高频多倍压整流电路,连接到CO2激光器上。在X端加不同的控制信号,可使CO2激光器按控制方式工作在连续、脉冲等
多种
工作方式,脉冲脉率可达1KHz。在脉冲工作方式下,激光输出峰值功率是平均功率的四倍。这是
其它
类型电源难以实现的。
4.结论
本CO2激光电源电路根据激光器的输出功率的不同,设计不同的高频升压变压器和多倍压整流电路,可使输出功率2-60瓦的CO2激光器工作。经多年CO2激光治疗机使用验证表明,本激光电源具有节能、输出功率连续可调、工作稳定可靠、电路设计合理,工作效率达百分之八十九等优点。
控制系统
,
电源
,
激光
,
键盘
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