Conversor ressonante para aplicação biomédica em eletrocirurgia

Abstract

Neste trabalho, apresentou-se o estudo de um gerador eletrocirúrgico utilizando um conversor ressonante. Com o intuito de realizar procedimentos cirúrgicos, o bisturi elétrico, ou eletrônico, apresenta grandes vantagens ao método clássico do bisturi de aço inoxidável. Para conseguir os efeitos terapêuticos desejados, corte e coagulação, sem que haja qualquer estímulo nervoso, utiliza-se sinal senoidal com alta frequência. Os conversores ressonantes são estruturas chaveadas que operam em elevadas frequências com baixas perdas, logo, alto rendimento. Fez-se, então, um estudo sobre as estruturas inversoras e os filtros ressonantes. A sequência do trabalho trata da análise da estrutura proposta (Full-Bridge – LCLC – ZVS – FM) demonstrando as etapas envolvidas em um ciclo de chaveamento do conversor e o seu equacionamento. A partir de uma metodologia para calcular os parâmetros do filtro, definiram-se os valores das indutâncias e das capacitâncias séries e paralelas. Projetou-se o controlador pormeio de umametodologia que visa o controle pelos valores de pico das formas de onda. Realizaram-se simulações dos modos de operação desejados e observaram-se os valores encontrados da tensão de saída, da corrente de saída, da corrente de entrada e a comutação ZVS para variadas cargas. Implementou-se um protótipo do qual os resultados práticos obtidos são apresentados e discutidos.

In this work, a study of an electrosurgical generator was presented using a resonant converter. In order to perform surgical procedures, electric or electronic scalpel presents great advantages to the classic method of the stainless steel scalpel. To achieve the desired therapeutic effects, cutting and coagulation, without any nerve stimulation, sine wave signal is applied with high frequency. Resonant converters are switched structures that operate at high frequencies with low losses, hence, high efficiency. A study was then made about inverter structures and resonant filters. The work sequence was the analysis of the proposed structure (Full-Bridge LCLCZVS- FM) demonstrating the steps involved in a converter switching cycle and its equation. From a methodology to calculate filter parameters, values of series and parallel inductances and capacitances were defined. The controller was designed using a methodology that controls the peak values of the waveforms. Simulations of the desired modes of operation were executed out and the values of output voltage, output current, input current and ZVS switching were observed for various loads. A prototype was implemented and the results obtained are presented and discussed.