CN106474626A - 包括梯形桥式电路的除纤颤器 - Google Patents

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Abstract

本发明的除纤颤器包括：高压电容器，通过电池功率进行充电；梯形桥式电路，与高压电容器的一端连接；及控制单元，对构成梯形桥式电路的开关元件的接通/断开进行控制，梯形桥式电路的一端与高压电容器的一端相连，且梯形桥式电路包括相互并联的第一电路单元和第二电路单元以及与第一电路单元和第二电路单元的另一端串联的第三电路单元，第一电路单元包括一端与高压电容器连接的第一开关元件及与第一开关元件的另一端串联的第二开关元件，第二电路单元包括一端与高压电容器连接的第三开关元件及与第三开关元件的另一端串联的第四开关元件，第三电路单元的一端与第一电路单元及第二电路单元另一端连接且第三电路单元包括并联的第五和第六开关元件。

Description

包括梯形桥式电路的除纤颤器
技术领域
本发明涉及一种包括梯形桥式电路的除纤颤器，更具体地，涉及一种通过采用将与H桥电路相比具有改善的防过压充电功能或防电击功能的梯形桥式电路来构成输出电路的除纤颤器。
背景技术
一般而言，H桥电路为可使电压在某个方向施加到负载的电路。这些电路常常用于机器人、除纤颤器及DC马达可在顺向和逆向上动作的各种应用中。
大部分的DC/AC转换器、AC/AC转换器、DC/DC推挽式转换器、马达控制器或许多其他类型的功率电路使用H桥电路。
随着电路变得更为先进和复杂，迫切需要与现有H桥电路相比能够更安全地处理高电压的电路。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)KR100948671B1
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种包括与H桥电路相比高电压下稳定性好的梯形桥式电路的除纤颤器。
为了解决如上所述的技术问题，根据本发明的一实施例的除纤颤器可以包括：高压电容器，通过电池的功率进行充电；梯形桥式电路，与所述高压电容器的一端连接；及控制单元，对构成所述梯形桥式电路的开关元件的接通/断开(on/off)进行控制，其中，所述梯形桥式电路的一端可以与所述高压电容器的一端相连，且所述梯形桥式电路可以包括相互并联的第一电路单元和第二电路单元，以及与所述第一电路单元和第二电路单元的另一端串联的第三电路单元，所述第一电路单元可以包括一端与所述高压电容器连接的第一开关元件及与所述第一开关元件的另一端串联的第二开关元件，所述第二电路单元可以包括一端与所述高压电容器连接的第三开关元件及与所述第三开关元件的另一端串联的第四开关元件，所述第三电路单元的一端可以与所述第一电路单元及第二电路单元的另一端连接，且所述第三电路单元可以包括相互并联的第五开关元件和第六开关元件。
所述梯形桥式电路还包括：第一负载单元，连接于所述第二开关元件与第五开关元件之间；及第二负载单元，连接于所述第四开关元件与第六开关元件之间，且当负载连接时，则所述第一负载单元与所述第二负载单元电连接。
所述梯形桥式电路还包括第四电路单元，所述第四电路单元包括与所述第五开关元件串联的第七开关元件，及与所述第六开关元件串联的第八开关元件，且所述第七开关元件与所述第八开关元件并联，所述第三电路单元与所述第四电路单元串联。
所述控制单元可以控制所述第一开关元件、第三开关元件、第七开关元件及第八开关元件一直维持接通(on)状态。
当所述第一开关元件和第三开关元件中的任一个开关元件发生故障时，所述控制单元可以使剩下的另一个开关元件接通(on)，在第一周期可以使所述第二开关元件接通(on)且使第四开关元件断开(off)，在第二周期可以使所述第二开关元件断开(off)且使第四开关元件接通(on)。
当所述第七开关元件及第八开关元件中的任一个开关元件发生故障时，所述控制单元可以使剩下的另一个开关元件接通(on)。
当所述第一开关元件、第四开关元件及第五开关元件处于接通(on)状态，且第二开关元件、第三开关元件及第六开关元件处于断开(off)状态时，电流从所述第二负载单元流动到第一负载单元。
当所述第二开关元件、第三开关元件及第六开关元件处于接通(on)状态，且第一开关元件、第四开关元件及第五开关元件处于断开(off)状态时，电流从所述第一负载单元流动到第二负载单元。
根据如上所述的本发明的构成，具有如下效果：可以提供与H桥电路相比能够利用更多各种途径转换电流方向的梯形桥式电路。
即，由于高电压输出电路而构成H桥电路的开关元件会发生故障，因此，通过构成补充电路且控制开关元件的接通/断开(on/off)来使得当任一个开关元件发生故障时电流通过其他途径流动，从而能够稳定地驱动输出电路。
并且，通过控制开关元件中的一部分一直维持接通(on)状态来能够通过多个途径分散浪涌电压，从而，可以降低开关元件发生故障的概率。
另外，如果根据本发明的梯形桥式电路用于除纤颤器，就可以向不同方向转换高电压，以免高电压传递到人体。
附图说明
图1为示出构成根据本发明的一实施例的除纤颤器的梯形桥式电路的一个例子的电路图。
图2为示出构成根据本发明的一实施例的除纤颤器的组件的框图。
图3a、图3b、图4a及图4b为示意性地示出构成根据本发明的一实施例的除纤颤器的梯形桥式电路的电流流动的附图。
附图标记说明
1:第一开关元件
2:第二开关元件
3:第三开关元件
4:第四开关元件
5:第五开关元件
6:第六开关元件
7:第七开关元件
8:第八开关元件
10:第一电路单元
20:第二电路单元
30:第三电路单元
40:第四电路单元
50:高压电容器
100:梯形桥式电路
110:高电压产生单元
120:控制单元
具体实施方式
对于本说明书或本申请中所公开的本发明的各实施例的具体结构说明或具体功能说明仅是为了解释根据发明的各实施例的目的而提供的。因此，根据发明的各实施例可以以各种不同的形式而被实施，且不应被理解为受限于本说明书或本申请中所说明的各实施例。
根据本发明的实施例可进行多种变更，可具有多个形式，在附图中例示特定实施例并在本说明书或申请中予以详细说明。但是，这并非要将本发明限定于特定实施例，而应理解为包括本发明的思想及技术范围所包含的所有变更、等同替换及替代物。
在本发明中，第一和/或第二等术语可用于说明各种组件，但所述组件并不限定于所述术语。所述术语只是用于区分某一组件与其他组件，例如，在不脱离根据本发明的概念的权利保护范围内，第一组件可命名为第二组件，类似地，第二组件可命名为第一组件。
说明某种结构要素“连接于”另一结构要素时，既可理解为直接连接于另一结构要素，也可理解为中间存在另一结构要素。相反地，当说明某种结构要素“直接连接于”另一结构要”时，应理解为中间不存在另一结构要素。另一方面，说明结构要素之间的关系的其他术语，即“……之间”、“就在……之间”、“邻接于……”及“直接邻接于……”等也能够以相同的方式理解。
在此使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而并非在限定本发明。如在此所使用的，単数形式在也包括复数形式，除非上下文中另有清楚地指明。还应理解的是，当在此使用术语“包含(comprise)”、“包含(comprising)”，具有(have)”和/或“具有(having)”时，指明所述特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在，但是不排除ー个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
在未特别定义的情况下，在这里所使用的包括技术或科学术语在内的所有术语与由本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的意义具有相同的意义。通常所使用的与在词典上定义的相同的术语应解释为具有与相关技术的文脉上具有的意义一致的意义，在本申请中未明确定义的情况下，不解释为理想化或过度形式化的意义。
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行说明，以详细说明本发明。图中，对相同的构成元件标注相同的符号。
图1为示出构成根据本发明的一实施例的除纤颤器的梯形桥式电路的一个例子的电路图，图2为示出构成根据本发明的一实施例的除纤颤器的组件的框图，图3a、图3b、图4a及图4b为示意性地示出构成根据本发明的一实施例的除纤颤器的梯形桥式电路的电流流动的附图。
参照图1及图2，根据本发明的一实施例的除纤颤器200可以包括高压电容器50、梯形桥式电路100、高电压产生单元110及控制单元120。
高压电容器50通过在高电压产生单元110所产生的高电压被充电。控制单元120当需要冲击时可以通过控制构成梯形桥式电路100的多个开关元件1至8的接通/断开(on/off)来将充电到高压电容器50的高电压施加给第一负载单元9与第二负载单元9’之间的负载，例如，电极垫(图中未示出)。
梯形桥式电路100可以与高压电容器50的一端连接，且包括：第一电路单元10，具有第一开关元件1和第二开关元件2；第二电路单元20，具有第三开关元件3和第四开关元件4；第三电路单元30，具有第五开关元件5和第六开关元件6；以及第四电路单元40，具有第七开关元件7和第八开关元件8。
更具体而言，第一电路单元10与第二电路单元20并联，在第一电路单元10中的第一开关元件1与第二开关元件2串联，在第二电路单元20中的第三开关元件3与第四开关元件4串联。
第一开关元件1和第三开关元件3的一端与高压电容器50连接，第一开关元件1和第三开关元件3的另一端分别与第二开关元件2和第四开关元件4的一端串联。
在第二开关元件2与第五开关元件5之间可以连接有第一负载单元9，第四开关元件4与第六开关元件6之间可以连接有第二负载单元9’。在第一负载单元9与第二负载单元9’之间可以连接有附着于人体的电极垫(图中未示出)。即，当电极垫作为负载连接于第一负载单元9与第二负载单元9’之间时，则第一负载单元9与第二负载单元9’可以电连接。
第一电路单元10和第二电路单元20的一端与高压电容器50连接，第一电路单元10和第二电路单元20的另一端与第三电路单元30的一端连接。更具体而言，第一电路单元10的另一端相当于第二开关元件2的另一端，且与第五开关元件5的一端连接，第二电路单元20的另一端相当于第四开关元件4的另一端，且与第六开关元件6的一端连接。
第三电路单元30的另一端与第四电路单元40的一端连接，更具体而言，第五开关元件5的另一端与第四电路单元40的第七开关元件7的一端串联，第六开关元件6的另一端与第四电路单元40的第八开关元件8的一端串联。第四电路单元40的一端相当于第七开关元件7的一端和第八开关元件8的一端。在此，第七开关元件7与第八开关元件8并联，第三电路单元30与第四电路单元40串联。
控制单元120可以判断第一开关元件1、第三开关元件3、第七开关元件7及第八开关元件8是否发生故障，根据判断结果可以仅使在第一开关元件1和第三开关元件3中未发生故障的开关元件维持接通(on)状态，且进行控制仅使在第七开关元件7和第八开关元件8中未发生故障的开关元件维持接通(on)状态。
并且，当所有开关元件都正常动作时，控制单元120可以控制所述第一开关元件1、第三开关元件3、第七开关元件7及第八开关元件8一直维持接通(on)状态。
此时，控制单元120可以在第一相位仅控制在第二开关元件2和第四开关元件4中的任一个开关元件维持接通(on)状态，且在第二相位仅控制另一个开关元件维持接通(on)状态。并且，当所述第二开关元件2处于接通(on)状态时，控制单元120可以使所述第六开关元件接通(on)，而当所述第四开关元件4处于接通(on)状态时，控制单元120可以使所述第五开关元件5接通(on)。
当电流从高压电容器50被输入到梯形桥式电路100时，因为第一开关元件1和第三开关元件3一直维持接通(on)状态，因此可以分散电流。从而，能够降低在突然接通(turn-on)电源时会发生的浪涌电压，由此可以防止开关元件发生故障。
图3a示出根据本发明的一实施例的在第一相位的电流流动。即，图中都形成有在第一相位的第一途径和第二途径。在第一相位，第一开关元件1和第三开关元件3都处于接通(on)状态，因此从高压电容器50输入的电流同时经过第一开关元件1和第三开关元件3，但经过第一开关元件1的电流也经过第二开关元件2，而经过第三开关元件3的电流也经过第二开关元件2。
即，通过在第一相位也使第三开关元件3接通(on)来能够防止由于当从高压电容器50输入的电流仅经过第一开关元件1时会发生的浪涌电压而第一开关元件1发生故障的情况。
图3b示出根据本发明的一实施例的在第二相位的电流流动。因为第一开关元件1和第三开关元件3在第二相位都处于接通(on)状态，因此从高压电容器50输入的电流同时经过第一开关元件1和第三开关元件3，但经过第一开关元件1的电流也经过第四开关元件4，且经过第三开关元件3的电流也经过第四开关元件4。
即，通过在第二相位也使第一开关元件1接通(on)来能够防止由于当从高压电容器50输入的电流仅经过第三开关元件3时会发生的浪涌电压而第三开关元件3发生故障的情况。
图4a为示出当第三开关元件3和第七开关元件7发生故障时，在第一相位和第二相位的电流流动的附图，且图4b为示出当第一开关元件1和第七开关元件7发生故障时在第一相位和第二相位的电流流动的附图。
参照图4a，当判断第三开关元件3和第七开关元件7发生故障时，则控制单元120可以控制开关元件的接通/断开(on/off)，使得在第一相位的电流途径变为如下途径501：第一开关元件1-第二开关元件2-第一负载单元9-第二负载单元9’-第六开关元件6-第八开关元件8。
并且，控制单元120可以控制开关元件的接通/断开(on/off)，使得在第二相位的电流途径变为如下途径502：第一开关元件1-第四开关元件4-第二负载单元9’-第一负载单元9-第五开关元件5-第八开关元件8。
参照图4b，当判断第一开关元件1和第七开关元件7发生故障时，则控制单元120可以控制开关元件的接通/断开(on/off)，使得在第一相位的电流途径变为如下途径：第三开关元件3-第二开关元件2-第一负载单元9-第二负载单元9’-第六开关元件6-第八开关元件8。
而且，控制单元120可以控制开关元件的接通/断开(on/off)，使得在第二相位的电流途径变为如下途径：第三开关元件3-第四开关元件4-第二负载单元9’-第一负载单元9-第五开关元件5-第八开关元件8。
并且，当判断第一开关元件1和第八开关元件8发生故障时，则控制单元120可以控制开关元件的接通/断开(on/off)，使得在第一相位的电流途径变为如下途径：第三开关元件3-第二开关元件2-第一负载单元9-第二负载单元9’-第六开关元件6-第七开关元件7。
另外，控制单元120可以控制开关元件的接通/断开(on/off)，使得在第二相位的电流途径变为如下途径：第三开关元件3-第四开关元件4-第二负载单元9’-第一负载单元9-第五开关元件5-第七开关元件7。
即，在第一开关元件1和第三开关元件3中的一个开关元件且在第七开关元件7和第八开关元件8中的一个开关元件发生故障的情况下也都形成在第一相位的电流途径和在第二相位的电流途径，从而能够确保除纤颤器的可靠性。
本文中，开关元件是指用于转换高电流、高电压的元件，其例子可包括可控硅整流器(SCR)、绝缘栅晶体管(IGBT)、BIMOSFET等。高电压产生单元110与电池连接而被供应电源，其例子可包括从控制单元120接受PWM控制信号而动作的变压器和缓冲电路等。控制单元120的例子可包括监控处理器、子处理器及主处理器等多个处理器，且子处理器和监控处理器可以与主处理器进行UART通信。监控处理器可以监控电池、纽扣、LED状态等而传递给主处理器，子处理器可以通过主处理器接受来自监控处理器的信号，从而能够控制高电压产生单元110的PWM信号和梯形桥式电路100的开关元件的接通/断开(on/off)。
根据一个实施例，图中示出了第一开关元件1、第二开关元件2、第三开关元件3及第四开关元件4为可控硅整流器(silicon controlled rectifier，SCR)且第五开关元件5、第六开关元件6、第七开关元件7及第八开关元件8为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)的情况，但是这些是说明性的，本发明的范围不限于附图所示。
上述描述仅涉及本发明的技术精神的一具体实施例的描述，而且本发明所属领域的技术人员不得脱离本发明的基本特征来进行不同的修改或改变。因此，本发明所披露的实施例不是为了限制本发明的技术精神，而是为了描述该技术精神，而且本发明的范围不应限于所述实施例。本发明的保护范围应该通过权利要求所确定，以及在等效范围内所有技术精神的解释均应该落入于本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种除纤颤器，用于提供由形成包括第一相位和具有与所述第一相位相反的极性的第二相位的双相波的除颤脉冲形成的除颤冲击，且包括：
高压电容器，通过电池功率进行充电；
梯形桥式电路，与所述高压电容器的一端连接；及
控制单元，对构成所述梯形桥式电路的开关元件的接通/断开(on/off)进行控制，
其中，所述梯形桥式电路的一端与所述高压电容器的一端相连，且所述梯形桥式电路包括相互并联的第一电路单元和第二电路单元以及与所述第一电路单元和第二电路单元的另一端串联的第三电路单元，
所述第一电路单元包括一端与所述高压电容器连接的第一开关元件及与所述第一开关元件的另一端串联的第二开关元件，
所述第二电路单元包括一端与所述高压电容器连接的第三开关元件及与所述第三开关元件的另一端串联的第四开关元件，
所述第三电路单元的一端与所述第一电路单元及第二电路单元的另一端连接且所述第三电路单元包括相互并联的第五开关元件和第六开关元件。
2.根据权利要求1所述的除纤颤器，其中，
所述梯形桥式电路还包括：
第一负载单元，连接于所述第二开关元件与第五开关元件之间；及
第二负载单元，连接于所述第四开关元件与第六开关元件之间，
且当负载连接时，则所述第一负载单元与所述第二负载单元电连接。
3.根据权利要求1所述的除纤颤器，其中，
所述梯形桥式电路还包括第四电路单元，所述第四电路单元包括与所述第五开关元件串联的第七开关元件及与所述第六开关元件串联的第八开关元件，
且所述第七开关元件与所述第八开关元件并联，
所述第三电路单元与所述第四电路单元串联。
4.根据权利要求3所述的除纤颤器，其中，
所述控制单元控制所述第一开关元件、第三开关元件、第七开关元件及第八开关元件一直维持接通(on)状态。
5.根据权利要求3所述的除纤颤器，其中，
当所述第一开关元件和第三开关元件中的任一个开关元件发生故障时，所述控制单元使剩下的另一个开关元件接通(on)，在第一周期使所述第二开关元件接通(on)且使第四开关元件断开(off)，在第二周期使所述第二开关元件断开(off)且使第四开关元件接通(on)。
6.根据权利要求3所述的除纤颤器，其中，
当所述第七开关元件及第八开关元件中的任一个开关元件发生故障时，所述控制单元使剩下的另一个开关元件接通(on)。
7.根据权利要求2所述的除纤颤器，其中，
所述控制单元在第一相位仅控制在第二开关元件和第四开关元件中的任一个开关元件维持接通(on)状态，且在第二相位仅控制另一个开关元件维持接通(on)状态。
8.根据权利要求7所述的除纤颤器，其中，
当所述第二开关元件处于接通(on)状态时，所述控制单元使所述第六开关元件接通(on)，
当所述第四开关元件处于接通(on)状态时，所述控制单元使所述第五开关元件接通(on)。
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