1 電腦控制系統組成
根據目前國外CO2激光治療機的各種功能要求，我們設計的電源系統框圖如圖1所示。該電源控制系統可通過鍵盤進行如下幾方面的控制：①可以控制輸出功率大小并可對激光功率測試和顯示；②可以選擇九種不同的工作方式；③可選擇激光照射時間，其時間間控制范圍是0．01－9．00秒。④監測部分可自動監視水冷系統、激光器溫度、開關電源的過流保護和開路保護狀態等，一旦機器失靈，計算機可立即切斷激光電源并在顯示屏幕上顯示故障類型。
顯示屏采用240128點陣式液晶屏，漢字顯示并采用菜單式選擇參數，使用方便。單片微機采用ATMELL公司的AT89C52并擴充A／D和D／A轉換器及鍵盤輸入等電路。其軟件程序約7．5K。
2 開關電源工作原理
根據醫生不同的臨床需求，CO2激光治療機有九種不同的激光輸出形式，如連續、脈沖、短脈沖、單脈沖等，采用工頻變壓器式CO2激光電源是難以控制和實現的。為此我們研制了一種采用半橋自激式變換器的開關電源，該電源與它激變換器方式的開關電源相比有以下幾方面的優點：①起輝電壓高；②電源輸出電流連續可調，無工作死區；③電路簡單，抗干擾能力強。此外電源采用多級升壓法，降低了對高頻變壓器絕緣的要求，減少了限流電阻的阻值（僅為10K－20K）并有良好的輸出特性。圖2為開關式CO2激光器電源框圖。主網絡由高頻噪聲抑制、軟啟動、可控硅整流濾波、開關變換、高頻升壓、多倍壓整流濾波等幾個部分組成。控制部分由輔助電源、電壓調節控制電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、工作保護電路、工作方式控制電路等幾部分組成。
3 開關電源主要電路和設計
主頻噪聲抑制電路是由L、R、C組成的濾波網絡，如圖3所示。L1、L2同繞在一個環型磁芯上，圈數相等，方向相反，當有高頻電流流過來時，產生一個大小相等方向相反的磁場，同時，L1、L2與C2、C3又組成一個共模濾波器，從而阻止了高頻電流的流過。R3、C1為高頻旁路，R4為放電電阻，通過R、 L、C電路既阻止了外界的高頻信號串入，又阻止了本電源的高頻信號進入電網。
可控硅整流濾波和軟啟動電路如圖4所示。由于本電源采用的是自激變換式，因此對輸出功率的調整是采用單向可控硅S2實現的。在控制信號端加上不同的相位控制信號G，使C5電容兩端電壓控制在0－300 V。R5為軟啟動電阻，當開機瞬間電源通過R5對C5充電，使主回路工作。當進入正常工作時，R5被可控硅S1短路將不再起作用使主回路工作。當進入正常工作時，R5被可控硅S1短路將不再起作用R6、R7、C4、D1是控制S1導通電路。R8、C6用于保護可控硅S2。
開關變換電路如圖5所示，當X端由觸發電路觸發一次后，開關管N1和N2將受I1、I2、I3的控制輪流導流（I1、I2、I3同繞在一個環型磁芯上），T3輸出端產生頻率約為20KHz的交變電壓U（100V－800V），該電壓經高頻多倍壓整流電路，連接到CO2激光器上。在X端加不同的控制信號，可使CO2激光器按控制方式工作在連續、脈沖等多種工作方式，脈沖脈率可達1KHz。在脈沖工作方式下，激光輸出峰值功率是平均功率的四倍。這是其它類型電源難以實現的。
4 結論
本CO2激光電源電路根據激光器的輸出功率的不同，設計不同的高頻升壓變壓器和多倍壓整流電路，可使輸出功率2－60瓦的CO2激光器工作。經多年CO2激光治療機使用驗證表明，本激光電源具有節能、輸出功率連續可調、工作穩定可靠、電路設計合理，工作效率達百分之八十九等優點。
參考文獻
〔1〕 何俊．醫用CO2激光器的過去、現在和未來，激光雜志．1987，4－1999
〔2〕 張占松，蔡直三．開關電源的原理設計．北京：電子工業出版社，1999
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