CN104623814A - 便携式紫外线光疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫外线光疗仪，包括光源和与光源相连的驱动电路，还包括可充电电源，可充电电源输出直流电至驱动电路；驱动电路包括主控芯片、逆变单元和整流单元，主控芯片输出PWM信号至逆变单元，逆变单元将直流电变换成交流电，整流单元对交流电整流后输出到光源。本发明的紫外线光疗仪使用可充电电源为驱动电源，小型便携，可放在手提包内，无需网电源驱动，在任何地方都可使用。

Description

便携式紫外线光疗仪

技术领域

本发明涉及一种紫外线光疗仪，尤其涉及一种便携式紫外线光疗仪。

背景技术

紫外线光疗法源于本世纪二十年代，七十年代起由于人工光源技术的不断更新而得到迅猛发展，作为其代表的UVA、UVB及PUVA(又称为光化学)疗法，在欧、美等国的应用已经相当成熟。在欧洲，差不多每个城市的每个社区都设有专门的光疗中心，成为银屑病(牛皮癣)、白癜风等常见皮肤病的首选和常规治疗方式。

紫外线光疗仪包括以下几种疗法：

UVA疗法：辐照光源采用UVA，其光谱范围为320～400nm，峰值波长为365nm，主要用于治疗特应性皮炎等皮肤疾病；

UVB疗法：辐照光源采用UVB，其光谱范围为280～320nm，峰值波长为310nm，主要用于治疗银屑病、白癜风等皮肤疾病；

PUVA疗法：辐照光源采用UVA，但病人必须同时口服或者在病灶外涂抹光敏性药物，药物在UVA的激发下对皮肤产生光生物效应。

紫外线光疗需要在一个周期内进行每天或隔天治疗，对某些皮肤疾病有良好疗效。使用紫外线光疗仪进行紫外线光疗具有较好有效性和较高安全性，目前已经出现了家用的紫外线光疗仪，以供皮肤病患者在医生的指导下在家中使用紫外线光疗仪对皮肤患处自行治疗。

这些小型的家用紫外线光疗仪为皮肤病患者带来了福音，它们以网电源作为驱动电源，对于固定生活的使用非常便利，但是随着现代生活节奏的加快，人们在工作出差和休闲旅途的时间增加许多，因此需要一种能适应不在固定场所也能进行连续治疗的小型的便携的紫外线光疗仪。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种便携式紫外线光疗仪，其不以网电源而用可充电电源为驱动电源，在任何地方都可使用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式紫外线光疗仪，使用可充电电源，并对其输出做稳压处理，以稳定、可靠地驱动光源。

为实现上述目的，本发明提供了一种紫外线光疗仪，包括光源和与所述光源相连的驱动电路，其特征在于，还包括可充电电源，

所述可充电电源输出直流电至所述驱动电路；

所述驱动电路包括主控芯片、逆变单元和整流单元，所述主控芯片输出PWM信号至所述逆变单元，所述逆变单元将所述直流电变换成交流电，所述整流单元对所述交流电整流后输出到所述光源。

进一步地，所述主控芯片输出一对互补的PWM信号，所述一对互补的PWM信号为信号PWMN和信号PWMP；所述逆变单元包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯的主边同名端和所述第二磁芯的主边异名端与所述可充电电源相连，所述第一磁芯的主边异名端通过第一NMOS管接地，所述第二磁芯的主边同名端通过第二NMOS管接地，所述信号PWMP加载在所述第一NMOS管上，所述信号PWMN加载在所述第二NMOS管上，所述第二磁芯的副边同名端接地，所述第一磁芯的同名端和所述第二磁芯的异名端相连，所述第一磁芯的同名端和异名端之间输出所述交流电。

进一步地，所述整流单元为第一电容，所述第一电容连接在所述第一磁芯的所述同名端和所述异名端之间。

进一步地，所述驱动电路还包括第一DLC吸收回路和第二DLC吸收回路，所述第一DLC吸收回路连接在所述第一磁芯的主边异名端与所述可充电电源之间，所述第二DLC吸收回路连接在所述第二磁芯的主边同名端与所述可充电电源之间。

进一步地，所述直流电的电压为2.8-4.2V，所述可充电电源的正极接到所述第一磁芯的主边同名端、所述第二磁芯的主边异名端、所述第一DLC吸收回路和所述第二DLC吸收回路，所述驱动电路还包括第一电压转换单元，所述可充电电源的正极连接到所述第一电压转换单元，所述第一电压转换单元的输出端输出5V的直流电。

进一步地，所述主控芯片的工作电压为3.3V，所述驱动电路还包括第二电压转换单元，所述第一电压转换单元的输出端与所述第二电压转换单元的输人端相连，所述第二电压转换单元的输出端输出3.3V的直流电，所述第二电压转换单元的输出端与所述主控芯片的电压输入端相连。

进一步地，所述驱动电路还包括第一PWN信号增强单元和第二PWN信号增强单元，分别接收所述信号PWMP和所述信号PWMN，分别输出增强的信号PWMP和信号PWMN并将它们分别输入所述第一NMOS管和所述第二NMOS管；

所述第一PWN信号增强单元包括PNP型的晶体管Q9、NPN型的晶体管Q10、NPN型的晶体管Q7、PNP型的晶体管Q8、电阻R45、电阻R46、电阻R43、电阻R44、电阻R42和电容C17，其中所述晶体管Q9的发射极与第一电压转换单元的输出端相连，所述晶体管Q9的集电极与所述晶体管Q10的集电极相连，所述晶体管Q10的发射极接地，所述晶体管Q9的集电极通过所述电阻R45和所述电阻R46接地，所述晶体管Q7的基极与所述晶体管Q8的基极相连，所述晶体管Q7的发射极与所述晶体管Q8的发射极相连，所述晶体管Q7的集电极与所述晶体管Q9的基极相连，所述晶体管Q8的集电极与所述晶体管Q10的基极相连，所述电容C17和所述电阻R42并联，并联的所述电容C17和所述电阻R42的一端与所述主控芯片相连以接收所述信号PWMP，另一端与所述晶体管Q8的发射极相连，所述电阻R43与所述电阻R44串联在所述第二电压转换单元的输出端与地之间，所述晶体管Q7的基极连接在所述电阻R43与所述电阻R44之间，所述增强的信号PWMP从所述电阻R45与所述电阻R46之间输出；

所述第二PWN信号增强单元包括PNP型的晶体管Q5、NPN型的晶体管Q6、NPN型的晶体管Q3、PNP型的晶体管Q4、电阻R40、电阻R41、电阻R38、电阻R39、电阻R37、电容C13和电容C15，其中所述晶体管Q5的发射极与第一电压转换单元的输出端相连，所述电容C15连接在所述晶体管Q5的发射极与地之间，所述晶体管Q5的集电极与所述晶体管Q6的集电极相连，所述晶体管Q6的发射极接地，所述晶体管Q5的集电极通过所述电阻R40和所述电阻R41接地，所述晶体管Q3的基极与所述晶体管Q4的基极相连，所述晶体管Q3的发射极与所述晶体管Q4的发射极相连，所述晶体管Q3的集电极与所述晶体管Q5的基极相连，所述晶体管Q4的集电极与所述晶体管Q6的基极相连，所述电容C13和所述电阻R37并联，并联的所述电容C13和所述电阻R37的一端与所述主控芯片相连以接收所述信号PWMN，另一端与所述晶体管Q4的发射极相连，所述电阻R38与所述电阻R39串联在所述第二电压转换单元的输出端与地之间，所述晶体管Q3的基极连接在所述电阻R38与所述电阻R39之间，所述增强的信号PWMN从所述电阻R40与所述电阻R41之间输出。

进一步地，所述驱动电路还包括开路及短路保护单元，所述开路及短路保护单元包括二极管D2、电阻R47、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C8和电容C19，其中所述二极管D2、所述电阻R47、所述电阻R10、所述电阻R11和所述电阻R12依次串联在所述第一磁芯的副边异名端和地之间，所述二极管D2正向偏置；所述电容C8一端连接在所述电阻R47和所述电阻R10之间，另一端接地；所述电容C19一端连接在所述电阻R10和所述电阻R11之间，另一端接地。

进一步地，所述可充电电源的正极通过保险丝连接到所述第一磁芯的主边同名端、所述第二磁芯的主边异名端、所述第一DLC吸收回路、所述第二DLC吸收回路和所述第一电压转换单元。

进一步地，所述保险丝为可恢复保险丝。

进一步地，所述可恢复保险丝的额定电流为6A，所述光源为额定功率为9W的荧光灯。

在本发明的较佳实施方式中，提供了一种便携式紫外线光疗仪，其使用可充电电源为驱动电源，小型便携，可放在手提包内，无需网电源驱动，在任何地方都可使用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1显示了在一个较佳的实施例中，本发明的紫外线光疗仪的光源、可充电电源以及驱动电路的逆变单元、整流单元和开路及短路保护单元的电路。

图2显示了图1所示的驱动电路的第一PWN信号增强单元的电路。

图3显示了图1所示的驱动电路的第二PWN信号增强单元的电路。

图4显示了图1所示的驱动电路的第一电压转换单元的电路。

图5显示了图1所示的驱动电路的第二电压转换单元的电路。

具体实施方式

在本发明的一个较佳实施例中，本发明的紫外线光疗仪的电路如图1-5所示，其中部分地列出了采用的电路元件的型号和参数。

如图1所示，本发明的紫外线光疗仪包括光源MNDR1×2、可充电电源BT以及连接于两者之间的驱动电路。其中光源MNDR1×2是额定功率为9W的两根荧光灯管；可充电电源BT是可充电电池，其输出电压为2.8-4.2V的直流电，其通过额定电流为6A的保险丝连接到驱动电路。本实施例中，采用的保险丝是可恢复保险丝(自恢复保险丝)。

驱动电路包括主控芯片、逆变单元、整流单元、第一DLC吸收回路、第二DLC吸收回路、第一PWN信号增强单元、第二PWN信号增强单元、第一电压转换单元、第二电压转换单元和开路及短路保护单元。其中，主控芯片输出PWM信号至逆变单元，使逆变单元将来自于可充电电源BT的低压直流电变换为高频、高压的交流电，整流单元对逆变单元输出的交流电整流以驱动光源MNDR1×2，第一DLC吸收回路和第二DLC吸收回路用于多余能量的回收及尽可能的减小无效能量散出，第一PWN信号增强单元和第二PWN信号增强单元用于增强主控芯片输出的PWM信号，第一电压转换单元和第二电压转换单元用于将来自于可充电电源BT的低压直流电的电压变换成适用于主控芯片、第一PWN信号增强单元和第二PWN信号增强单元的电压，开路及短路保护单元用于保护光源MNDR1×2免于其在电路发生开路及短路时受到不良影响。

具体地，本实施例中采用主控芯片SH79F165，其一对端口PWMN和PWMP输出一对互补的PWM信号，即信号PWMN和信号PWMP。

逆变单元包括由第一磁芯和第二磁芯构成的磁芯Tr，其中，第一磁芯的主边同名端和第二磁芯的主边异名端皆通过熔丝与可充电电源BT相连，第一磁芯的主边异名端通过第一NMOS管Q1接地，第二磁芯的主边同名端通过第二NMOS管Q2接地，信号PWMP加载在第一NMOS管Q1上，信号PWMN加载在第二NMOS管Q2上，第二磁芯的副边同名端接地，第一磁芯的同名端和第二磁芯的异名端相连，第一磁芯的同名端和异名端之间输出变换后的交流电。

整流单元为第一电容C20，所述第一电容C20连接在第一磁芯的同名端和异名端之间。

第一DLC吸收回路连接在第一磁芯的主边异名端与可充电电源之间，第二DLC吸收回路连接在第一磁芯的主边同名端与可充电电源之间。具体地，第一DLC吸收回路包括二极管D3、电感L2和电容C22，电感L2和电容C22并联后一端连接于熔丝，另一端与二极管D3的负极相连，二极管D3的正极连接到第一磁芯的主边异名端；第二DLC吸收回路包括二极管D4、电感L3和电容C24，电感L3和电容C24并联后一端连接于熔丝，另一端与二极管D4的负极相连，二极管D4的正极连接到第二磁芯的主边同名端。

开路及短路保护单元包括二极管D2、电阻R47、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C8和电容C19，其中二极管D2、电阻R47、电阻R10、电阻R11和电阻R12依次串联在第一磁芯的副边异名端和地之间，二极管D2正向偏置；电容C8一端连接在电阻R47和电阻R10之间，另一端接地；电容C19一端连接在电阻R10和电阻R11之间，另一端接地。

由于可充电电源BT在使用中电压一直不断变化，为了提供一个稳定电压，同时又能自身在待机下有小的功耗，使用第一电压转换单元，接收可充电电源BT的输出电压，输出5V的直流电。

如图4所示，本实施例中第一电压转换单元包括电感L1、二极管D1、电容C5、电容C14和芯片M88，其中电感L1一端通过熔丝与可充电电源BT相连，另一端连接到芯片M88的Lx端口，二极管D1的正极连接到芯片M88的Lx端口，负极连接到并联的电容C5和电容C14的一端，并联的电容C5和电容C14的另一端接地，芯片M88的Vss端口接地，CE端口与主控芯片SH79F165的Konoff端口相连，NC端口悬空，Vout端口输出5V的直流电。

主控芯片SH79F165的工作电压是3.3V，为了给其供电，使用第二电压转换单元。第二电压转换单元同时能控制整个电路开关，并使电路在整个待机下有更小的电流。如图5所示，第二电压转换单元包括电容C4、芯片MD73R33、电阻R18、电阻R31、NPN型的晶体管Q11、电容C28、电阻R9、电阻R34、二极管D5和开关1。其中，芯片MD73R33的Vin端口连接到芯片M88的Vout端口以接收5V的直流电，GND端口接地，NC端口悬空，CE端口与主控芯片SH79F165的Konoff端口、并联的电容C28和电阻R9的一端以及二极管D5的负极相连，并联的电容C28和电阻R9的另一端接地，二极管D5的正极通过电阻R34连接到主控芯片SH79F165的K2a端口，芯片MD73R33的Vin端口还通过电阻R31连接到晶体管Q11的集电极，晶体管Q11的发射极接地，晶体管Q11的基极通过电阻R18连接到主控芯片SH79F165的K3端口，开关1连接在晶体管Q11的集电极和二极管D5的正极之间，芯片MD73R33的Vout端口通过电容C4接地，Vout端口输出3.3V的直流电，并接入主控芯片SH79F165的VDDIN端口以为其供电。

为了匹配NMOS管Q1、Q2的驱动要求，进行电压匹配，由3.3V转成5V进行，同时提供大的灌电流及大的拉电流驱动要求，使用第一PWN信号增强单元和第二PWN信号增强单元，分别接收信号PWMP和信号PWMN，分别输出增强的信号PWMP和信号PWMN并将它们分别输入驱动第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2。

如图2所示，本实施例中第一PWN信号增强单元包括PNP型的晶体管Q9、NPN型的晶体管Q10、NPN型的晶体管Q7、PNP型的晶体管Q8、电阻R45、电阻R46、电阻R43、电阻R44、电阻R42和电容C17，其中晶体管Q9的发射极与芯片M88的Vout端口相连，晶体管Q9的集电极与晶体管Q10的集电极相连，晶体管Q10的发射极接地，晶体管Q9的集电极通过电阻R45和电阻R46接地，晶体管Q7的基极与晶体管Q8的基极相连，晶体管Q7的发射极与晶体管Q8的发射极相连，晶体管Q7的集电极与晶体管Q9的基极相连，晶体管Q8的集电极与晶体管Q10的基极相连，电容C17和电阻R42并联，并联的电容C17和电阻R42的一端与主控芯片SH79F165的PWMP端口相连以接收信号PWMP，另一端与晶体管Q8的发射极相连，电阻R43与电阻R44串联在芯片MD73R33的Vout端口与地之间，晶体管Q7的基极连接在电阻R43与所述电阻R44之间，增强的信号PWMP(即信号PWMPa)从电阻R45与电阻R46之间输出。

如图3所示，第二PWN信号增强单元包括PNP型的晶体管Q5、NPN型的晶体管Q6、NPN型的晶体管Q3、PNP型的晶体管Q4、电阻R40、电阻R41、电阻R38、电阻R39、电阻R37、电容C13和电容C15，其中晶体管Q5的发射极与芯片M88的Vout端口相连，电容C15连接在晶体管Q5的发射极与地之间，晶体管Q5的集电极与晶体管Q6的集电极相连，晶体管Q6的发射极接地，晶体管Q5的集电极通过电阻R40和电阻R41接地，晶体管Q3的基极与晶体管Q4的基极相连，晶体管Q3的发射极与晶体管Q4的发射极相连，晶体管Q3的集电极与晶体管Q5的基极相连，晶体管Q4的集电极与晶体管Q6的基极相连，电容C13和电阻R37并联，并联的电容C13和电阻R37的一端与主控芯片SH79F165的PWMN端口相连以接收信号PWMN，另一端与晶体管Q4的发射极相连，电阻R38与电阻R39串联在芯片MD73R33的Vout端口与地之间，晶体管Q3的基极连接在电阻R38与电阻R39之间，增强的信号PWMN(即信号PWMNa)从电阻R40与电阻R41之间输出。

另外，如图1所示，可充电电源BT的正极还连接到一个报警装置，其能够在输出电压异常时发出指示，如当可充电电源BT的电压低于2.9伏或高于4.3伏时，发出报警。

较佳地，为了不必拿出电池进行充电，本发明的紫外线光疗仪中还内置了充电电路，使用TP4056线性锂离子电池充电芯片，可以适合USB电源和适配器电源工作。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种紫外线光疗仪，包括光源和与所述光源相连的驱动电路，其特征在于，还包括可充电电源，

所述可充电电源输出直流电至所述驱动电路；

所述驱动电路包括主控芯片、逆变单元和整流单元，所述主控芯片输出PWM信号至所述逆变单元，所述逆变单元将所述直流电变换成交流电，所述整流单元对所述交流电整流后输出到所述光源。

2.如权利要求1所述的紫外线光疗仪，其中所述主控芯片输出一对互补的PWM信号，所述一对互补的PWM信号为信号PWMN和信号PWMP；所述逆变单元包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯的主边同名端和所述第二磁芯的主边异名端与所述可充电电源相连，所述第一磁芯的主边异名端通过第一NMOS管接地，所述第二磁芯的主边同名端通过第二NMOS管接地，所述信号PWMP加载在所述第一NMOS管上，所述信号PWMN加载在所述第二NMOS管上，所述第二磁芯的副边同名端接地，所述第一磁芯的同名端和所述第二磁芯的异名端相连，所述第一磁芯的同名端和异名端之间输出所述交流电。

3.如权利要求2所述的紫外线光疗仪，其中所述整流单元为第一电容，所述第一电容连接在所述第一磁芯的所述同名端和所述异名端之间。

4.如权利要求3所述的紫外线光疗仪，其中所述驱动电路还包括第一DLC吸收回路和第二DLC吸收回路，所述第一DLC吸收回路连接在所述第一磁芯的主边异名端与所述可充电电源之间，所述第二DLC吸收回路连接在所述第二磁芯的主边同名端与所述可充电电源之间。

5.如权利要求4所述的紫外线光疗仪，其中所述直流电的电压为2.8-4.2V，所述可充电电源的正极接到所述第一磁芯的主边同名端、所述第二磁芯的主边异名端、所述第一DLC吸收回路和所述第二DLC吸收回路，所述驱动电路还包括第一电压转换单元，所述可充电电源的正极连接到所述第一电压转换单元，所述第一电压转换单元的输出端输出5V的直流电。

6.如权利要求5所述的紫外线光疗仪，其中所述主控芯片的工作电压为3.3V，所述驱动电路还包括第二电压转换单元，所述第一电压转换单元的输出端与所述第二电压转换单元的输人端相连，所述第二电压转换单元的输出端输出3.3V的直流电，所述第二电压转换单元的输出端与所述主控芯片的电压输入端相连。

7.如权利要求6所述的紫外线光疗仪，其中所述驱动电路还包括第一PWN信号增强单元和第二PWN信号增强单元，分别接收所述信号PWMP和所述信号PWMN，分别输出增强的信号PWMP和信号PWMN并将它们分别输入所述第一NMOS管和所述第二NMOS管；

所述第一PWN信号增强单元包括PNP型的晶体管Q9、NPN型的晶体管Q10、NPN型的晶体管Q7、PNP型的晶体管Q8、电阻R45、电阻R46、电阻R43、电阻R44、电阻R42和电容C17，其中所述晶体管Q9的发射极与第一电压转换单元的输出端相连，所述晶体管Q9的集电极与所述晶体管Q10的集电极相连，所述晶体管Q10的发射极接地，所述晶体管Q9的集电极通过所述电阻R45和所述电阻R46接地，所述晶体管Q7的基极与所述晶体管Q8的基极相连，所述晶体管Q7的发射极与所述晶体管Q8的发射极相连，所述晶体管Q7的集电极与所述晶体管Q9的基极相连，所述晶体管Q8的集电极与所述晶体管Q10的基极相连，所述电容C17和所述电阻R42并联，并联的所述电容C17和所述电阻R42的一端与所述主控芯片相连以接收所述信号PWMP，另一端与所述晶体管Q8的发射极相连，所述电阻R43与所述电阻R44串联在所述第二电压转换单元的输出端与地之间，所述晶体管Q7的基极连接在所述电阻R43与所述电阻R44之间，所述增强的信号PWMP从所述电阻R45与所述电阻R46之间输出；

所述第二PWN信号增强单元包括PNP型的晶体管Q5、NPN型的晶体管Q6、NPN型的晶体管Q3、PNP型的晶体管Q4、电阻R40、电阻R41、电阻R38、电阻R39、电阻R37、电容C13和电容C15，其中所述晶体管Q5的发射极与第一电压转换单元的输出端相连，所述电容C15连接在所述晶体管Q5的发射极与地之间，所述晶体管Q5的集电极与所述晶体管Q6的集电极相连，所述晶体管Q6的发射极接地，所述晶体管Q5的集电极通过所述电阻R40和所述电阻R41接地，所述晶体管Q3的基极与所述晶体管Q4的基极相连，所述晶体管Q3的发射极与所述晶体管Q4的发射极相连，所述晶体管Q3的集电极与所述晶体管Q5的基极相连，所述晶体管Q4的集电极与所述晶体管Q6的基极相连，所述电容C13和所述电阻R37并联，并联的所述电容C13和所述电阻R37的一端与所述主控芯片相连以接收所述信号PWMN，另一端与所述晶体管Q4的发射极相连，所述电阻R38与所述电阻R39串联在所述第二电压转换单元的输出端与地之间，所述晶体管Q3的基极连接在所述电阻R38与所述电阻R39之间，所述增强的信号PWMN从所述电阻R40与所述电阻R41之间输出。

8.如权利要求6或7所述的紫外线光疗仪，其中所述驱动电路还包括开路及短路保护单元，所述开路及短路保护单元包括二极管D2、电阻R47、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C8和电容C19，其中所述二极管D2、所述电阻R47、所述电阻R10、所述电阻R11和所述电阻R12依次串联在所述第一磁芯的副边异名端和地之间，所述二极管D2正向偏置；所述电容C8一端连接在所述电阻R47和所述电阻R10之间，另一端接地；所述电容C19一端连接在所述电阻R10和所述电阻R11之间，另一端接地。

9.如权利要求8所述的紫外线光疗仪，其中所述可充电电源的正极通过保险丝连接到所述第一磁芯的主边同名端、所述第二磁芯的主边异名端、所述第一DLC吸收回路、所述第二DLC吸收回路和所述第一电压转换单元。

10.如权利要求9所述的紫外线光疗仪，其中所述保险丝为可恢复保险丝。