CN103209270A

CN103209270A - 医用通讯呼叫设备主机

Info

Publication number: CN103209270A
Application number: CN2013100817319A
Authority: CN
Inventors: 相立伟; 陈磊
Original assignee: SHANDONG YAHUA ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: Shandong Yahua electronic Limited by Share Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: CN103209270B

Abstract

一种医用通讯呼叫设备主机，属于医院用护理通讯系统领域。包括壳体，其特征在于：壳体内置CPU、极性驱动电路和大功率输出电路，CPU的输出端连接极性驱动电路的输入端，极性驱动电路的输出端连接大功率输出电路，大功率输出电路的输出端连接二线制总线；CPU输出数据信号，经极性驱动电路驱动，控制大功率输出电路的开关，通过交替开关闭合两路开关转换二线制总线上电流方向，向分机发送命令数据，同时输出高电压大电流到总线上给分机供电。本发明能够提供高电压大电流的电源输出，不用另加放大器或者外加电源，总线供电能力强，传输距离远，并且发送命令数据的速度很快，信号稳定。可广泛应用于医院病房通讯呼叫及医院排队叫号系统。

Description

医用通讯呼叫设备主机

技术领域

本发明提供一种医用通讯呼叫设备主机，属于医院用护理通讯系统领域，具体应用于医院病房患者与护士间的通讯呼叫系统，及医院排队叫号系统。

背景技术

两线制总线因为布线少，布线简单，安装方便，易于维护等优势获得了广大用户的认可；但是现有技术有其不足，主要是主机的供电能力，传统的分机只有一个指示灯，用电量很小，还可满足；但是现在分机普遍带LCD屏，要求功率越来越大，很多都是通过外加电源或放大器来实现，这样实现降低了系统的稳定性，也增加了布线的难度，费用也相对提高。

专利号为ZL201020125309.0的专利公开了一种“医用通讯呼叫设备”，包括主机与分机，之间通过总线连接，主机内置CPU，输出控制电路，其技术特点在于主机CPU输出的数据信号，经输出控制电路转换为两组极性完全相反的正负电平信号，然后同总线连接，分机设置正负电压检测电路，与两线制总线的一端连接，将收到的正负电平信号转换为数据信号。

以上专利采用了两线式供电，此专利发送数据速度快；但通过功率放大器为分机供电，限制了设备在带载增加的情况使用；造成主机供电能力不足，带载能力不强，或者通过加放大器，或者通过加电源解决，因此增加了系统的复杂性，也增加了安装维护难度；并且主机使用正负15V电源，不易扩展为其它电压电源。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种强总线供电能力，远总线传输距离，高总线传输速率，使用性能安全稳定，技术指标可靠的医用通讯呼叫设备主机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种医用通讯呼叫设备主机，包括壳体，其特征在于：壳体内置CPU、极性驱动电路和大功率输出电路，CPU的输出端连接极性驱动电路的输入端，极性驱动电路的输出端连接大功率输出电路，大功率输出电路的输出端连接二线制总线；CPU输出数据信号，经极性驱动电路驱动，控制大功率输出电路的开关，通过交替开关闭合两路开关转换二线制总线上电流方向，向分机发送命令数据，同时输出高电压大电流到总线上给分机供电。

主机内置CPU芯片用于输出数据信号和全局关断信号；极性驱动电路用于连接CPU及大功率输出电路，通过极性驱动电路把CPU数据信号转换为大功率输出需要的信号，在数据为高和低时，分别控制大功率输出电路的电流流动方向；大功率输出电路主要提供大功率的电流电压输出，起到数据的换向作用，实现传输控制信号，显示信号，音频信号或视频信号，总线供电能力强，传输距离远，并且发送命令数据的速度很快，信号稳定。

其中优选方案是：

所述的大功率输出电路包括四只大功率的NMOS管和四个栅极电阻，每个栅极电阻分别串联在NMOS管的栅极与极性驱动电路输出端之间，四个大功率的NMOS管两两串联，每两只串联大功率的NMOS管的公共端分别连接二线制总线。四只NMOS管组成桥式结构，上下两侧分别是电源和输入地。

所述的极性驱动电路包括两只与非门和两只MOSFET驱动芯片组成，CPU的输出端连接两只与非门的输入端，两只与非门组合后输出一组相位相反的信号，分别接到两只MOSFET驱动芯片的HIN、LIN引脚，两只MOSFET驱动芯片的HO、LO引脚分别连接大功率输出电路的四个栅极电阻。CPU的数据信号通过两个与非门（U1A，U1B）输出一组相位相反的信号，分别接到U2，U3的HIN，LIN引脚，用于控制U2,U3产生交替开关的信号控制NMOS管。

所述的极性驱动电路的两只MOSFET驱动芯片的SD引脚分别连接CPU的输出端。CPU输出的全局控制信号SD，用来控制整个电路的开关，在短路的情况下，可以全局关闭NMOS管。

本发明医用通讯呼叫设备主机所具有的有益效果是：能够提供高电压大电流的电源输出，在正常情况下，不用另加放大器或者外加电源，就能够完全满足系统供电的需要，总线供电能力强，传输距离远，并且发送命令数据的速度很快，信号稳定；本发明克服现有技术主机供电能力差的缺点，经过整体优化设置后还具有：

1、本发明采用四只NMOS管进行电源换向，NMOS管DS极电阻非常小，因此消耗在上面的压降很小，NMOS管通过的电流非常的大，耐压也非常的高，这样可以带更多的负载，因此能够满足设计的带载需要；

2、NMOS管的开关速度非常的快，当打开M2、M3两只NMOS管时，二线制总线的A线为正，B线为负，当打开M1、M3两只NMOS管时，B线为正，A线为负，由CPU控制发送的方向，可以控制NMOS管电路开关，改变总线的电流方向，发送数据的速率非常高；

3、本发明电源采用单电源供电，其电流、电压可根据情况进行更换，不用更改电路。

附图说明

图1为本发明实施例的电路原理框图；

图2为本发明实施例的主机电路原理图；

图3为本发明实施例的主机的CPU数据发送波形；

其中：U1A、U1B、与非门 U2、U3、MOSFET驱动芯片 M1-M4、NMOS管R1-R4、栅极电阻。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1所示，壳体内置CPU、极性驱动电路和大功率输出电路，CPU的输出端连接极性驱动电路的输入端，极性驱动电路的输出端连接大功率输出电路，大功率输出电路的输出端连接二线制总线。

主机安装在医院护士站中，主机与分机之间通过二线制总线连接，主机CPU输出数据信号，经极性驱动电路驱动，控制大功率输出电路的开关，通过交替开关闭合两路开关转换二线制总线上电流方向，向分机发送命令数据，同时输出高电压大电流到总线上给分机供电。主机CPU发送数据的波形如图3。

如图2所示，为本发明实施例的主机电路原理图，U1为74HC132施密特触发与非门，MOSFET驱动芯片U2，U3为IR2110驱动器，NMOS管M1-M4栅极各接一个电阻R1-R4；

大功率输出电路包括四只大功率的NMOS管和四个栅极电阻，每个栅极电阻分别串联在NMOS管的栅极与极性驱动电路输出端之间，四个大功率的NMOS管两两串联，每两只串联大功率的NMOS管的公共端分别连接二线制总线。四只NMOS管组成桥式结构，上下两侧分别是电源和输入地。

极性驱动电路包括两只与非门和两只MOSFET驱动芯片组成，CPU的输出端连接两只与非门的输入端，两只与非门组合后输出一组相位相反的信号，分别接到两只MOSFET驱动芯片的HIN、LIN引脚，两只MOSFET驱动芯片的HO、LO引脚分别连接大功率输出电路的四个栅极电阻。CPU的数据信号通过两个与非门（U1A，U1B）输出一组相位相反的信号，分别接到MOSFET驱动芯片U2，U3的HIN，LIN引脚，用于控制MOSFET驱动芯片U2,U3产生交替开关的信号控制NMOS管。

极性驱动电路的两只MOSFET驱动芯片的SD引脚分别连接CPU的输出端。CPU输出的全局控制信号SD，用来控制整个电路的开关，在短路的情况下，可以全局关闭NMOS管；

MOSFET驱动芯片U2，U3使用60V的电压，其VS极连接NMOS管的输出端。

工作原理：

主机CPU输出两信号，一个是数据信号，一个是关断信号；信号的高电平是5V，低电平是0V，主机CPU通过发送高低交错的一组信号，来给分机发送命令，主机信号如图3，此信号加到第一个与非门U1B上，数据反向，此信号计为‘A’信号；然后加到第二个与非门上U1A，数据再次反向，此信号记为‘B’信号。IR2110为大功率MOSFET专用驱动集成电路，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点；定义MOSFET驱动芯片U2输出的HO、LO信号定义为HO1、LO1，MOSFET驱动芯片U3输出的HO、LO信号定义为HO2、LO2；当A信号为高时，则B信号为低，当A信号为低时，则B信号为高。

根据IR2110的特性，当HIN,LIN输入为高时，则HO,LO输出也为高，当HIN,LIN输入为低时，则HO,LO输出也为低；所以根据图2，当A信号为高时，则U2的LIN，U3的HIN输入为高，则其对应的LO1、HO2输出也为高，同时B信号为低，U2的HIN，U3的LIN输入为低，则对应的LO2、HO1输出也为低；本发明选用4只NMOS管，因其导通电阻更低；根据上述信号可以得到LO1、HO2对应的NMOS管M3、M2打开，NMOS管M1、M4关闭，电流从NMOS管M2经总线A线，到分机整流桥，再经总线B线，流入NMOS管M3，最终到达地线完成一个回路；同理，当A信号为低时，则对应B信号为高，通过相同办法可以得到NMOS管M1、M4打开，NMOS管M3、M2关闭，电源从NMOS管M1流到总线B线，经分机整流桥，流到总线A线，经NMOS管M4，最终到达地线，完成另外一个回路；通过CPU发送的信号，最终转换为了电流的流动方向；CPU输出的SD信号为全局关断信号，当为高电平时，MOSFET驱动芯片U2,U3的HO,LO均输出为低，这样就把四只NMOS管全部关闭，防止短路对系统的影响。

因为使用NMOS管，所以MOSFET驱动芯片U2，U3提供一个高于其开关的电压，本电路电压可使用48V，提示给栅极的控制电压要高于48V，因此优选60V。

本实施例中R1、R2、R3、R4四个电阻选择为100欧。

在本发明设计方案中，采用常规的芯片及外围电路，元件均为市售元件，容易采购，NMOS可选择适合系统工作的电流与电压，因选择较多，在此不写具体型号，其它电路为现有医用通讯呼叫设备中常用电路，在此不再赘述；

本发明设计方案中，由于采用了NMOS管做为两线制总线的功率输出装置，因此稳定了实现了高电压大电流的电源供应，并且电流转换输出的速率高，传输距离远，具有很强的带载能力，可以实现远距离带载多分机，传输控制信号，甚至是音频、视频信号，因此可广泛应用于医院病房通讯呼叫系统及医院排队叫号系统中。

Claims

1.一种医用通讯呼叫设备主机，包括壳体，其特征在于：壳体内置CPU、极性驱动电路和大功率输出电路，CPU的输出端连接极性驱动电路的输入端，极性驱动电路的输出端连接大功率输出电路，大功率输出电路的输出端连接二线制总线；

CPU输出数据信号，经极性驱动电路驱动，控制大功率输出电路的开关，通过交替开关闭合两路开关转换二线制总线上电流方向，向分机发送命令数据，同时输出高电压大电流到总线上给分机供电。

2.根据权利要求1所述的医用通讯呼叫设备主机，其特征在于：所述的大功率输出电路包括四只大功率的NMOS管和四个栅极电阻，每个栅极电阻分别串联在NMOS管的栅极与极性驱动电路输出端之间，四个大功率的NMOS管两两串联，每两只串联大功率的NMOS管的公共端分别连接二线制总线。

3.根据权利要求1或2所述的医用通讯呼叫设备主机，其特征在于：所述的极性驱动电路包括两只与非门和两只MOSFET驱动芯片组成，CPU的输出端连接两只与非门的输入端，两只与非门组合后输出一组相位相反的信号，分别接到两只MOSFET驱动芯片的HIN、LIN引脚，两只MOSFET驱动芯片的HO、LO引脚分别连接大功率输出电路的四个栅极电阻。

4.根据权利要求1或2所述的医用通讯呼叫设备主机，其特征在于：所述的极性驱动电路的两只MOSFET驱动芯片的SD引脚分别连接CPU的输出端。