文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
软开关功率放大电路与高频电刀电路的研究
姓名:朱彬
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术与仪器
指导教师:蔡萍
20070201
上海交通大学硕士学位论文摘要
摘要
电刀是现代临床手术的常用手术设备。它将交变电流输入人体,电流产生的
热量使细胞中水分蒸发,细胞气化或干化,从而切割人体。输入人体的电流频率
在 ~2MHz 之间,所以电刀也被称为“高频电刀”。从电气角度看,电刀等效
为一个电源变换器,它将 50Hz 市电输入转换为高频电流输出。它内部包括一个
AC/DC 的变换器和一个 DC/AC 的功率放大电路,此外,还有若干辅助电路。
本文将针对电刀的各部分电路展开研究,尤其是其中的功率放大电路部分,
从提高效率,降低成本的角度给出完整的电刀设计方案。
本文涉及的开关电源和高频功率放大电路均属于功率电子的范畴,所以,本
文首先对功率电子中使用到大功率场效应管做详细的探讨,探讨的内容包括
Power MOSFET 的特点,驱动电路,功耗和热计算,以及并联使用 Power MOSFET
的注意事项等。
本文的第 3 章讨论的软开关功率放大电路是本文的主要创新点。软开关功率
放大电路不同于典型的 A~E 类放大电路,它是一种非典型的功率放大电路。它
采用了 E 类放大器中的谐振软开关的技术,具有输出功率大,效率高的特点,
非常适合于高频电刀的应用。本文分析了软开关的谐振过程,推导了软开关功率
放大电路的设计公式,最后根据电刀应用的要求给出功率放大电路的设计方法。
本文第 4 章介绍高频电刀用开关电源,侧重根据高频电刀的应用要求给出完
整的设计电源设计方案。
部分实验数据将在文中给出,以证明分析和设计方法的正确性。
本文第 5 章介绍高频电刀中辅助电路。辅助电路的作用是使医护人员方便的
操作和控制电刀,同时还保护医护人员和病人的安全,它包括电刀前面板的按键
和显示,内部的处理器电路,以及报警电路等。本章将详细各部分的组成和实现。
本文最后对未来高频电刀的发展提出若干展望。

关键词:高频电刀,软开关,功率放大电路,Power MOSFET

I
上海交通大学硕士学位论文 Abstract
Abstract
The electro-surgical generator has been widely used in operating rooms. The
electro-surgical generator is the source of the alternating current. When the alternating
current flows through the patient’s body, it produces the heat, vapors the tissue, and
gives the medical effect on the patient’s body, like “cut” or “coagulation”. To avoid
the nerve and muscle stimulation, the frequency of the current from the generator
usually ranges from to 2MHz.
In this thesis, the electro-surgical generator is discussed carefully. The discussion
covers the AC/DC power supply, high-frequency power amplifier and the auxiliary
circuits.
In chapter 2, the Power MOSFET widely used in power electronics is discussed.
The discussion includes its characters, its drive circuit, its power dissipation, its
thermal module, and how the paralleled MOSFETs work.
In chapter 3, the soft-switching power amplifier is discussed. The soft-switching is
quite different from the other