CN107432973B - 一种能量回馈制动系统及呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量回馈系统及呼吸机，该能量回馈系统包括电机、加热单元和湿化器；所述电机被设置为产生反电动势，所述加热单元被设置为将所述反电动势的电能转换为热能、以对所述湿化器内的液体行加热。通过本发明的能量回馈制动系统，可有效抑制反电动势施泄放不及时施加到电机上使得电机温度升高而导致输出效率降低的问题；还有效的降低了呼吸机控制电路及电机的温度，提高了呼吸机的使用寿命；且反电动势的再利用提高了加湿器的湿化能力；减少了能源损耗，间接减低了成本。

Description

一种能量回馈制动系统及呼吸机

技术领域

本发明涉及呼吸机技术领域，更具体地，本发明涉及一种能量回馈制动系统及呼吸机。

背景技术

呼吸机是指预期用于家庭或医院等医疗环境，治疗呼吸衰竭、呼吸功能不全、睡眠呼吸暂停综合症(SAS)及相关疾病的医疗设备，通常包括电机、加热单元和湿化器，电机作为驱动部件，将电能转化为动能，为病人提供具有一定压力及流速的气体；现有的湿化器的底部具有用于传导热量的导热材料，加热单元设置在该导热材料上，加热单元将热量热通过该导热材料传导至湿化器内的液体中，使得液体的温度升高、进而加快液体的蒸发速率，以改变提供至病人端的气体的湿度，即对气体进行湿化。

但是现有的湿化器在满刻度加满水后存在温度上升较慢，达到预期湿化效果的反应时间过长的问题。

而电机作为电磁感应器件，在电机启动、停止、速度骤升、速度骤降及高低速切换时会在电机的线圈内感应与施加的电压极性相反的感应电动势即反电动势。电动势的大小由施加于电机上的电流大小决定。当在电机启动、停止、速度骤升、速度骤降及高低速切换时，电机相当于一个发电机，将产生的电能向呼吸机电路及电机部分施加。若这部分能量不能很好的消耗掉，将带来温度升高、减少寿命、烧毁器件等害处。

发明内容

本发明提供一种能够解决上述问题之一的新的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种能量回馈系统，包括电机、加热单元和湿化器；所述加热单元将所述电机产生的反电动势的电能转换为热能、以对所述湿化器内的液体行加热。

可选的是，所述能量回馈制动系统还包括开关单元和控制单元，所述反电动势经所述开关单元传输至所述加热单元；其中，所述控制单元用于根据所述反电动势的电压输出第二控制信号至所述开关单元的控制端；所述第二控制信号用于控制所述开关单元的导通或关断。

可选的是，所述能量回馈制动系统还包括温度检测单元，所述温度检测单元用于检测所述加热单元的温度，将温度检测结果传送至所述控制单元；其中，所述控制单元还用于根据所述温度检测结果输出第一控制信号至所述开关单元的控制端，以控制所述开关单元的导通或关断。

可选的是，所述能量回馈制动系统还包括湿度检测单元，所述湿度检测单元用于检测所述湿化器气体出口处的气体湿度，将湿度检测结果传送至所述控制单元；其中所述控制单元还还用于根据所述湿度检测结果输出第三控制信号至所述开关单元的控制端，以控制所述开关单元的导通或关断。

可选的是，所述温度检单元测单元至少包括温度输出端、第七电阻和设置在所述加热单元的热电阻，所述第七电阻和所述热电阻串联连接在所述能量回馈制动系统的电源端和接地端之间，所述第七电阻和所述热电阻之间的电位点与所述温度输出端连接。

可选的是，所述能量回馈制动系统还包括与逻辑运算单元，所述与逻辑运算单元用于对所述第二控制信号、所述第一控制信号和/或所述第三控制信号进行与逻辑运算后输出至所述开关单元的控制端，以控制所述开关单元的导通或关断。

可选的是，所述能量回馈制动系统还包括用于为所述电机供电的电源端，所述加热单元还用于将所述电源端提供的电能转换为热能、以对所述湿化器内的液体行加热。

可选的是，所述开关单元至少包括一个开关器件，所述开关器件的输入端与输出反电动势的反电动势输出端连接，所述开关器件的输出端与所述加热单元连接。

可选的是，所述控制单元至少包括一个处理器芯片。

一种呼吸机，其特征在于，包括根据本发明第一方面所述的能量回馈制动系统。

本发明的发明人发现，在现有技术中，存在电机产生的反电动势经耗能单元泄放掉降低了能量的利用率，而泄放不及时、不恰当会导致电机温度升高、效率降低、寿命缩短、器件损坏的问题。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

本发明的一个有益效果在于，通过本发明的能量回馈制动系统，可有效抑制反电动势施泄放不及时施加到电机上使得电机温度升高而导致输出效率降低的问题；还有效的降低了呼吸机控制电路及电机的温度，提高了呼吸机的使用寿命；且反电动势的再利用提高了加湿器的湿化能力；减少了能源损耗，间接减低了成本。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明实施例一种能量回馈制动系统的方框原理图；

图2是根据本发明另一实施例一种能量回馈制动系统的方框原理图；

图3是根据本发明实施例一种能量回馈制动系统的电机与电源端之间连接的电路原理图；

图4是根据本发明实施例一种能量回馈制动系统的开关单元的电路原理图；

图5是根据本发明实施例一种能量回馈制动系统的控制单元的电路原理图；

图6是根据本发明另一实施例一种能量回馈制动系统的控制单元的电路原理图；

图7是根据本发明实施例一种能量回馈制动系统的温度检测单元的电路原理图；

图8是根据本发明实施例一种能量回馈制动系统的湿度检测单元、电机与控制单元之间连接的电路原理图。

附图标记说明：

U1-电机；U2-加热单元；

U3-湿化器；U4-开关单元；

U5-控制单元；U6-处理器芯片；

U7-控制电路；U8-温度检测单元；

U9-湿度检测单元；U10-温湿度传感器；

U11-电机驱动电路；U12-与逻辑运算单元；

Q1-NPN型三极管；e1-NPN型三极管的发射极；

b1-NPN型三极管的基极；c1-NPN型三极管的集电极；

Q2-P沟道MOS管；g2-P沟道MOS管的栅极；

s2-P沟道MOS管的源极；d2-P沟道MOS管的漏极；

Q3-PNP型三极管；e3-PNP型三极管的发射极；

b3-PNP型三极管的基极；c3-PNP型三极管的集电极；

D1-稳压二极管；D3-二极管；

VDD-电源端；GND-接地端；

BEMF-反电动势输出端；P1、P2、P4-连接点；

R11-热电阻；DATA、SCK-温湿度传感器引脚；

in4-开关单元的输入端；out4-开关单元的输出端；

CTRL4-开关单元的控制端；

in51、in52、in53-控制单元的信号输入端；

out51、out52、out53-控制单元的控制信号输出端；

out8-温度检测单元的温度输出端；

out9-湿度检测单元的湿度输出端；

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R12、R13、R14、R15-电阻；

UART1_TX、I2C_SDA、I2C_SCL-处理器芯片的引脚。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有技术中存在的电机产生的反电动势经耗能单元泄放掉降低了能量的利用率，而泄放不及时、不恰当会导致电机温度升高、效率降低、寿命缩短、器件损坏的问题，提供了一种能量回馈制动系统，该系统可用于呼吸机中。

如图1所示，该能量回馈制动系统包括电机U1、加热单元U2和湿化器U3；电机U1被设置为产生反电动势，加热单元U2被设置为将反电动势的电能转换为热能、以对湿化器U3内的液体行加热。

加热单元U2包括电热膜，电热膜加热后通过热传导将热量热传导到湿化器U3，呼吸机输出的气体流经湿化器U3与蒸发后的水蒸气混合，从湿化器U3输出送到患者端。需要说明的是，此处的蒸发，并不拘泥于液体达到沸点后的蒸发，也可以是在一定加热条件下，未达到液体沸点的液体的加速挥发。

这样，通过本发明的电机制动系统，能够将电机产生的反电动势的电能转换为热能、以对湿化器U3内的液体进行加热，实现了对电机U1产生的反电动势的再利用，可有效抑制反电动势施泄放不及时使得施加到电机上使得电机温度升高而导致输出效率降低的问题；还有效的降低了呼吸机控制电路及电机的温度，提高了呼吸机的使用寿命；且反电动势的再利用提高了加湿器的湿化能力；减少了能源损耗，间接减低了成本。

具体的，电机U1具有反电动势输出端BEMF，可以通过该反电动势输出端BEMF输出反电动势。反电动势输出端BEMF可以是与用于向电机U1供电的电源端VDD连接。

进一步地，如图2所示，该能量回馈制动系统还包括开关单元U4和控制单元U5，反电动势经开关单元U4传输至加热单元U2，控制单元U5被设置为根据反电动势的电压输出第二控制信号至开关单元U4的控制端CTRL4，第二控制信号用于控制开关单元U4导通或者关断。其中，开关单元U4的信号输入端in4与反电动势输出端BEMF连接，信号输出端out4与加热单元U2连接，控制端CTRL4与控制单元U5的第二控制信号输出端out51连接，第二控制信号输出端out51输出第二控制信号，控制单元U5的信号输入端in51与反电动势输出端BEMF连接，以使控制单元U5根据反电动势输出端BEMF的电压输出第二控制信号。具体的，控制单元U5可以是在反电动势输出端BEMF的电压高于设定值时输出用于控制开关单元U4导通的第二控制信号，该第二控制信号例如可以为高电平信号；控制单元U5可以是在反电动势输出端BEMF的电压低于设定值时输出用于控制开关单元U4关断的第二控制信号。

例如，当反电动势输出端BEMF的电压超过设定值例如是15V时，开关单元U4的控制端CTRL4接收到控制单元U5输出的用于控制开关单元U4导通的第二控制信号时，开关单元U4导通，反电动势输出端BEMF输出的反电动势就能够经开关单元U4输出至加热单元U2，电压高于设定值的反电动势的电能就转换为提高湿化器U3湿化能力的热能。反电动势得以利用，其不利因素得以削减，加湿器的加热功率得以提高，湿化反应时间进一步缩短。

在本发明的一个具体实施例中，加热单元U2还可以用于将电源端VDD提供的电能转换为热能、以对湿化器U3内的液体行加热。

该能量回馈制动系统的电源端VDD为电机U1提供供电电压，以保证电机U1的正常工作。电源端VDD提供的供电电压也可以提供至加热单元U2，这样，加热单元U2就可以将供电电压的电能转换为热能为湿化器U3内的液体加热，以保证湿化器U3在电机U1未产生反电动势的情况下的湿化能力。其中，加热单元U2中用于将反电动势的电能转换为热能的元件、及用于将供电电压的电能转换为热能的元件可以相同也可以不同。在此基础上，如图3所示，电源端VDD可以通过二极管D3与反电动势输出端BEMF连接，且二极管D3的阳极与电源端VDD连接。这样，在电机U1产生的反电动势的电压高于电源端VDD提供的供电电压时，二极管D3截止，反电动势输出端BEMF可以只将该反电动势提供至加热单元U2。

电源端VDD还可以直接与反电动势输出端BEMF连接，那么，在电机U1产生反电动势时，该反电动势还可以回馈至电源端VDD，加热单元U2则可以将电源端VDD提供的供电电压和反电动势的电能均转换为热能，使得加热单元U2在电机U1未产生反电动势的情况下也可以对湿化器U3内的液体进行加热，以保证湿化器U3能够实时对气体进行湿化。在此基础上，控制电源端VDD提供的供电电压也可以是通过开关单元U4输出至加热单元U2，那么，通过控制开关单元U4的状态就能够对供电电压和反电动势的传输同时进行控制。

根据图2所示，该能量回馈制动系统还可以包括温度检测单元U8，温度检测单元U8被设置为检测加热单元U2的温度，并通过温度输出端out8输出温度检测结果，温度输出端out8与控制单元U5的输入端in52连接，以使温度检测结果输出至控制单元U5，控制单元U5还被设置为根据温度检测结果输出第一控制信号至开关单元U4的控制端CTRL4，第一控制信号也用于控制开关单元U4的导通或关断。其中，控制单元U5的用于输出第一控制信号的输出端out52与开关单元U4的控制端CTRL4连接。温度输出端out8输出的温度检测结果可以是与温度呈一一对应关系的电压值。

具体的，控制单元U5可以是在温度检测结果低于温度设定值时，输出用于控制开关单元U4导通的第一控制信号，使反电动势输出至加热单元U2，以加强加热单元U2的加热能力，进而加强湿化器U3的湿化能力；在温度检测结果高于温度设定值时，输出用于控制开关单元U4关断的第一控制信号，使反电动势无法输出至加热单元U2，以减弱加热单元U2的加热能力，进而减弱湿化器U3的湿化能力。温度检测单元U8输出的温度检测结果能够体现出湿化器U3的湿化效果，温度检测结果代表的温度越高，说明湿化器U3的湿化效果越强。控制单元U5根据温度检测单元U8输出的温度检测结果控制开关单元U4的状态，进而控制反电动势的电能是否转换为热能、以对湿化器内的液体进行加热，这样，就可以调整加热单元U2对湿化器U3进行加热的温度及时间，以控制湿化器U3达到预期的湿化能力。

进一步地，根据图2所示，该能量回馈制动系统还可以包括湿度检测单元U9，湿度检测单元U9被设置为检测湿化器U3气体出口处的气体湿度，通过湿度输出端out9输出湿度检测结果，湿度输出端out9与控制单元U5的输入端in53连接，以使湿度检测结果传送至控制单元U5，控制单元U5根据湿度检测结果经第三控制信号输出端out53输出第三控制信号，第三控制信号也用于控制开关单元U4导通或者关断。第三控制信号输出端out53与开关单元U4的控制端CTRL4连接，以使第三控制信号传送至开关单元U4的控制端CTRL4。

具体的，控制单元U5可以是在湿度检测结果低于湿度设定值时，输出用于控制开关单元U4导通的第三控制信号，使反电动势输出至加热单元U2，以加强加热单元U2的加热能力，进而加强湿化器U3的湿化能力；在湿度检测结果高于湿度设定值时，输出用于控制开关单元U4关断的第三控制信号，使反电动势无法输出至加热单元U2，以减弱加热单元U2的加热能力，进而减弱湿化器U3的湿化能力。湿度检测单元U9输出的湿度检测结果能够体现出湿化器U3的湿化效果，湿度检测结果越高，说明湿化器U3的湿化效果越强。

控制单元U5会根据湿度检测单元U9输出的湿度检测结果控制开关单元U4的状态，进而控制反电动势的电能是否转换为热能、以对湿化器内的液体进行加热，这样，就可以动态调整加热单元U2对湿化器U3进行加热的温度及时间，以控制湿化器达到预期的湿化能力，进而达到精准控制湿化器U3湿化能力的目的。

再进一步地，由于第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号均用于控制开关单元U4导通或者关断，因此，在开关单元U4为高电平控制导通的情况下，用于控制开关单元U4导通的第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号均是高电平，用于控制开关单元U4关断的第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号均是低电平；在开关单元U4为低电平控制导通的情况下，用于控制开关单元U4导通的第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号均是低电平，用于控制开关单元U4关断的第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号均是高电平。

在此基础上，该能量回馈制动系统还包括与逻辑运算单元U12，该与逻辑运算单元U12被设置为对第二控制信号、第一控制信号和/或第三控制信号进行与逻辑运算后输出至控制端CTRL4。

这样，开关单元U4就可以是在控制单元U5输出的第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号均用于控制开关单元U4导通时，才会导通，使得反电动势能够输出至加热单元U3，加强湿化器U3的湿化效果。在控制单元U5只输出的第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号中的至少一个用于控制开关单元U4关断时，开关单元U4都会断开，使得反电动势停止输出至加热单元U3，以减弱湿化器的湿化效果。

其中，开关单元U4至少包括一个开关器件，该开关器件的输入端与反电动势输出端BEMF连接，开关器件的输出端与加热单元U2连接，第二控制信号、第一控制信号和第三控制信号均用于控制开关器件的导通或者关断。其中，开关器件例如可以是P沟道MOS管、PNP三极管或者是继电器。

参照图4所示，是本发明实施例一种能量回馈制动系统中开关单元U4的电路原理图，需要说明的是，本实施例中的电路原理图仅是为了对该实施例进行详细说明，并不做具体的限制，本领域技术人员应该理解，在本实施例中，开关器件为P沟道MOS管Q2，具体的，在开关单元U4为高电平导通的情况下，开关单元U4还可以包括信号输入端in4、信号输出端out4、控制端CTRL4、NPN型三极管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2，P沟道MOS管Q2的源极s2与信号输入端in4连接，P沟道MOS管Q2的栅极g2经第一电阻R1连接至源极s2，P沟道MOS管Q2的漏极d2与输出端out4连接；NPN型三极管Q1的基极b1与控制端CTRL4连接，NPN型三极管Q1的发射极e1与能量回馈制动系统的接地端GND连接，NPN型三极管Q1的集电极c1经第二电阻R2与P沟道MOS管Q2的栅极g2连接，控制端CTRL4经电阻R12与接地端GND连接。

由于信号输入端in4与反电动势输出端BEMF连接，因此，P沟道MOS管Q2的源极s2也与反电动势输出端BEMF连接。反电动势输出端BEMF的电压较高，导致P沟道MOS管Q2的开启电压较低、截止电压较高，如果P沟道MOS管Q2的栅极g2输入的电压小于截止电压，将会使得P沟道MOS管Q2不能完全截止，因此，开关单元U4采用的如图4所示的电路结构时，可以使得P沟道MOS管完全截止，避免反电动势在P沟道MOS管Q2处产生较大功耗、降低反电动势的利用率。

这样，在控制端CTRL4输入低电平信号时，该低电平信号的电压小于NPN三极管Q1的开启电压，NPN三极管Q1截止，NPN三极管Q1的集电极c1为高电平，P沟道MOS管Q2栅极g2也为高电平，且P沟道MOS管Q2源极s2和栅极g2之间的电压差小于P沟道MOS管Q2的开启电压，进而P沟道MOS管Q2也截止，这样，信号输入端in4输入的反电动势就不能够传送至输出端out4，也就是开关单元U4截止。

在控制端CTRL4输入高电平信号时，该高电平信号的电压高于NPN三极管Q1的开启电压，NPN三极管Q1将导通，NPN三极管Q1的集电极c1相当于与发射极e1连接，集电极c1变为低电平，同时拉低P沟道MOS管Q2栅极g2的电平，使得P沟道MOS管Q2源极s2和栅极g2之间的电压差超过P沟道MOS管Q2的开启电压，进而P沟道MOS管Q2也导通。信号输入端in4输入的反电动势就能够经P沟道MOS管Q4传送至输出端out4，也就是开关单元U4导通。

在此基础上，上述NPN三极管Q1还可以替换为N沟道MOS管。

在本发明的另一个具体实施例中，开关器件还可以仅由继电器提供，那么，继电器的输入端、输出端和控制端分别作为开关单元的信号输入端in4、信号输出端out4和控制端CTRL4。

控制单元U5可以至少包括处理器芯片U6，处理器芯片U6可以是单片机、ARM、MCU或者CPU。

在本发明的一个具体实施例中，处理器芯片U6就可以通过预先写入的算法来实现控制功能，控制单元U5的信号输入端in51、in52、in53和控制信号输出端out51、out52、out53均由处理器芯片U6上对应的ADC引脚提供。

这样，处理器芯片U6就可以实时检测反电动势输出端BEMF输出的反电动势的电压，在反电动势的电压高于设定值时，输出用于控制开关单元U4导通的第二控制信号；也可以实时检测温度输出端out8的温度检测结果，并在该温度检测结果超过预设的温度设定值时输出用于控制开关单元U4导通的第一控制信号；还可以实时检测湿度输出端out9输出的湿度检测结果，在湿度检测结果低于预设的湿度设定值时输出用于控制开关单元U4导通的第三控制信号。

在此基础上，为了避免反电动势电压过大对处理器芯片U6造成损坏，如图5所示，该控制单元U5还包括串联连接在反电动势输出端BEMF和接地端GND之间的电阻R13和电阻R14，处理器芯片U6的一ADC引脚例如是经电阻R15连接至电阻R13和电阻R14之间的电位点P4。由于电位点P4的电压与反电动势的电压成比例关系，处理器芯片U6可以根据电阻R13、R14的阻值及电位点P4的电压就能够得到反电动势的电压，并在检测到反电动势的电压大于设定值的情况下，输出用于控制开关单元U4导通的第二控制信号。处理器芯片U6还可以是在检测到电位点P4的电压超过另一设定值的情况下，输出用于控制开关单元U4导通的第二控制信号，其中，当电位点P4的电压为该另一设定值时反电动势输出端BEMF的电压为上述设定值。在此，图5中仅示出了本发明的实施例中使用的引脚，并不做具体限制。

而且，与逻辑运算单元U12可以是也是由处理器芯片U6提供的。处理器芯片U6根据预先写入的算法实现第二控制信号、第一控制信号和/或第三控制信号的与逻辑运算。例如，在开关单元U4为高电平控制导通的情况下，处理器芯片U6可以是在反电动势的电压高于设定值、温度检测结果超过预设的温度设定值、且湿度检测结果低于预设的湿度设定值时，通过一UART引脚输出一个用于控制开关单元U4导通的控制信号至控制端CTRL4。

在本发明的另一个具体实施例中，开关单元U4为高电平控制导通，控制单元U5的输入端in2、in3和输出端out2、out3可以是由处理器芯片U6提供的，根据反电动势的电压输出第二控制信号的功能还可以是通过硬件的控制电路U7来实现的，如图6所示，控制电路U7包括信号输入端in51、第二控制信号输出端out51、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、稳压二极管D1、二极管D2和PNP型三极管Q3，第三电阻R3连接在信号输入端in51和第一连接点P1之间，第四电阻R4和稳压二极管D1连接在第一连接点P1和接地端GND之间，且稳压二极管D1的阳极与接地端GND连接；PNP型三极管Q3的基极b3与第一连接点P1连接，PNP型三极管Q3的发射极e3与信号输入端in51连接，PNP型三极管Q3的集电极c3经第五电阻R5连接至第二连接点P2，第六电阻R6连接在第二连接点P2和接地端GND之间，二极管D2的阳极与第二连接点P2连接，二极管D2的阴极与第二控制信号输出端out51连接。当信号输入端in51输入的电压低于稳压二极管D1的击穿电压时，稳压二极管D1截止，第二连接点P2的电压等于信号输入端in51输入的电压，当信号输入端in51和第二连接点P2之间的电压差小于PNP三极管Q3的导通电压时，可以使得PNP三极管Q3截止，第二连接点P2为低电平，二极管D2截止，第二控制信号输出端out51无法输出高电平的第二控制信号。

当信号输入端in51输入的电压高于稳压二极管D1的击穿电压时，稳压二极管D1导通，第二连接点P2的电压等于信号输入端in51输入的电压经第三电阻R3和第四电阻R4进行分压后得到的电压，当信号输入端in51和第二连接点P2之间的电压差超过PNP三极管Q3的导通电压时，可以使得PNP三极管Q3导通，PNP三极管Q3的集电极c3输出的电压再经电阻R5和电阻R6分压后，经二极管D2输出至第二控制信号输出端out51，此时，第二控制信号输出端out51将输出高电平的第二控制信号。

在此基础上，与逻辑运算单元U12可以是由任意能够实现与逻辑运算的门电路或者是逻辑芯片提供的。

参照图7所示，是本发明实施例一种能量回馈制动系统中温度检测单元U8的电路原理图，需要说明的是，本实施例中的电路原理图仅是为了对该实施例进行详细说明，并不做具体的限制，本领域技术人员应该理解，本实施例中，温度检测单元U8可以包括第七电阻R7和设置在加热单元的热电阻R11。其中，第七电阻R7和热电阻R11串联连接在电源端VDD和接地端GND之间，第七电阻R7和热电阻R11之间的电位点与温度输出端out8连接。其中，电源端VDD的电压值不会随着反电动势的变化而发生变化。

热电阻R11例如可以是粘接在加热单元U2上，热电阻R11具有电阻值随温度的增加而增加的特性，这样，在热电阻R11连接在温度输出端out8和接地端GND之间的情况下，当加热单元U2的温度升高时，热电阻R11的阻值增大，温度输出端out8的电压也增大，且温度输出端out8的电压值与热电阻R11的阻值具有对应关系，热电阻R11的阻值与加热单元U2的温度具有对应关系，因此，温度输出端out8的电压值与加热单元U2的温度也具有一一对应的关系。这样，根据温度输出端out8的电压值就可以确定加热单元U2的温度。

在本发明的另一个具体实施例中，温度检测单元U8还可以是由温度传感器提供，温度传感器可以是输出与温度呈一一对应关系的电压值至温度输出端out8。

如图8所示，湿度检测单元U9可以由一型号为SHT1X的温湿度传感器U10提供，该温湿度传感器U10设置在湿化器U3的出口处，检测经湿化器U3湿化后的气体的温度信息和湿度信息。由于该温湿度传感器U10输出的温度信息和湿度信息是I2C格式的，因此，该温湿度传感器U10的用于输出温度信息和湿度信息的I2C接口，与处理器芯片U6的一组I2C接口对应连接，例如可以是处理器芯片U6的I2C_SDA引脚与温湿度传感器U10的DATA引脚连接，处理器U6的I2C_SCL引脚与温湿度传感器U10的SCK引脚连接，这样，温湿度传感器U10检测到的温湿度信息就能够通过I2C总线输出至处理器芯片U6，从而实现处理器芯片U6对湿化器U3湿化效果的精确控制。此时，温湿度传感器U10的DATA引脚和SCK引脚将整体作为湿度检测单元U9的湿度输出端out9，处理器芯片U6的SDA引脚和SCL引脚整体将作为信号输入端in3。在此，图8中仅示出了本发明的实施例中使用的引脚，并不做具体限制。

处理器芯片U6还可以输出用于驱动电机U1转动的驱动信号、并控制电机U1的转速改变，具体的，如图8所示，可以是处理器芯片U6的UART5_TX引脚输出用于驱动电机U1转动的驱动信号至电机驱动电路U11，电机驱动电路U11对该驱动信号进行放大等处理后驱动电机U1转动，电机U1根据驱动信号的频率的改变来实现加速或者减速。

本发明还提供了一种呼吸机，包括上述的能量回馈制动系统，这样，可有效抑制呼吸机中电机产生的反电动势施泄放不及时、施加到电机上使得电机温度升高而导致输出效率降低的问题；还有效的降低了呼吸机电路的温度，提高了呼吸机的使用寿命；且反电动势的再利用提高了加湿器的湿化能力；减少了呼吸机的能源损耗，间接减低了成本。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种能量回馈制动系统，其特征在于，该能量回馈制动系统适用于呼吸机中，该能量回馈制动系统包括电机、加热单元和湿化器；所述加热单元将所述电机在启动、停止、速度骤升、速度骤降及高低速切换时产生的反电动势的电能转换为热能、以对所述湿化器内的液体进行加热；所述能量回馈制动系统还包括开关单元、控制单元和温度检测单元，所述反电动势经所述开关单元传输至所述加热单元；所述温度检测单元用于检测所述加热单元的温度，将温度检测结果传送至所述控制单元；所述控制单元用于根据所述温度检测结果输出第一控制信号至所述开关单元的控制端，以控制所述开关单元的导通或关断。

2.根据权利要求1所述的能量回馈制动系统，其特征在于，所述控制单元用于根据所述反电动势的电压输出第二控制信号至所述开关单元的控制端；所述第二控制信号用于控制所述开关单元的导通或关断。

3.根据权利要求2所述的能量回馈制动系统，其特征在于，所述能量回馈制动系统还包括湿度检测单元，所述湿度检测单元用于检测所述湿化器气体出口处的气体湿度，将湿度检测结果传送至所述控制单元；其中所述控制单元还用于根据所述湿度检测结果输出第三控制信号至所述开关单元的控制端，以控制所述开关单元的导通或关断。

4.根据权利要求1所述的能量回馈制动系统，其特征在于，所述温度检测单元至少包括温度输出端、第七电阻和设置在所述加热单元的热电阻，所述第七电阻和所述热电阻串联连接在所述能量回馈制动系统的电源端和接地端之间，所述第七电阻和所述热电阻之间的电位点与所述温度输出端连接。

5.根据权利要求3所述的能量回馈制动系统，其特征在于，所述能量回馈制动系统还包括与逻辑运算单元，所述与逻辑运算单元用于对所述第二控制信号、所述第一控制信号和/或所述第三控制信号进行与逻辑运算后输出至所述开关单元的控制端，以控制所述开关单元的导通或关断。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的能量回馈制动系统，其特征在于，所述能量回馈制动系统还包括用于为所述电机供电的电源端，所述加热单元还用于将所述电源端提供的电能转换为热能、以对所述湿化器内的液体行加热。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的能量回馈制动系统，其特征在于，所述开关单元至少包括一个开关器件，所述开关器件的输入端与输出反电动势的反电动势输出端连接，所述开关器件的输出端与所述加热单元连接。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的能量回馈制动系统，其特征在于，所述控制单元至少包括一个处理器芯片。

9.一种呼吸机，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的能量回馈制动系统。

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