CN107800188A - 一种后备断电报警供电电路及制氧机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后备断电报警供电电路，应用于制氧机，包括：电源监控电路，其用于监测供给制氧机的电网电压是否断开；主控制器，其与电源监测电路电连接，其用于接收电源监控电路的信号以判断所述电网电压是否断开；后备电源电路，其与主控制器电连接，所述后备电源电路包括充电电池，所述主控制器控制充电电池在电网电压断电后进行供电；报警电路，其与主控制器电连接，在电网电压断电后所述主控制器控制报警电路报警。本发明公开的一种制氧机，具有成本低、电池不需要更换、维护简单等优点。

Description

一种后备断电报警供电电路及制氧机

技术领域

本发明涉及医疗领域，特别是涉及一种后备断电报警供电电路及制氧机。

背景技术

在现行医用制氧机安规标准《YY0732-2009医用氧气浓缩器安全要求》中，规定了与医用制氧机电连接的电网电压中断时需要提供一个断电报警。传统的制氧机设有后备断电报警供电电路，一般后备断电报警供电电路采用IEC标准规定的9V干电池进行供电，如采用6LR61或6F22电池作为断电后的供电电源。该传统使用干电池作为供电电源的方案的主要缺点如下：

1、干电池容量较小，消耗快，需要经常更换干电池，更换干电池需要使用工具打开机壳，更换繁琐，且容易造成机壳损坏；

2、长期不使用时还需要注意把干电池取出，防止漏液，维护繁琐；

3、干电池更换频繁，使用成本较高；

4、废弃的干电池需要专门处理以避免污染环境。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种后备断电报警供电电路及制氧机。通过使用充电电池可以改善干电池拆除、安装方面引起的问题。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面实施例提供了一种后备断电报警供电电路，应用于制氧机，包括：

电源监控电路，其用于监测供给制氧机的电网电压是否断开；

主控制器，其与电源监测电路电连接，其用于接收电源监控电路的信号以判断所述电网电压是否断开；

后备电源电路，其与主控制器电连接，所述后备电源电路包括充电电池，所述主控制器控制充电电池在电网电压断电后进行供电；

报警电路，其与主控制器电连接，在电网电压断电后所述主控制器控制报警电路报警。

在本发明第一方面一实施例中，所述充电电池为锂电池、镍镉电池或者镍氢电池。

在本发明第一方面一实施例中，电源监控电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、运算放大器，所述第一分压电阻与第二分压电阻串联，所述第一分压电阻的一端电连接来自电网电压的直流电源，所述第二分压电阻的一端电性接地，所述第一分压电阻和第二分压电阻的串联处电连接到运算放大器的其中一个输入端，运算放大器的输出端端电连接主控制器的电压检测端口，且所述第一分压电阻和第二分压电阻的串联处还电连接主控制器的掉电检测端口。

在本发明第一方面一实施例中，所述电源监控电路还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极电接直流电源，所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极电连接，所述第二二极管的阳极电性接地，所述第一二极管和第二二极管的连接处电连接到所述主控制器的掉电检测端口或/和电压检测端口。

在本发明第一方面一实施例中，所述主控制器为STM32F103VET6微控制器。

在本发明第一方面一实施例中，所述后备电源电路包括充电电路，所述充电电路包括充电二极管、充电MOS管和第一电阻，所述充电二极管的阳极接充电电压，所述充电二极管的阴极分别连接充电MOS管的输入端和充电电池的一端，充电MOS管的输出端电连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端电连接充电电池的另一端。

在本发明第一方面一实施例中，所述后备电源电路包括定时电路，所述定时电路包括第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容并联连接到第三电阻的一端，所述第三电阻另一端与第一电阻的第二端电连接，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容远离第三电阻的一端电性接地。

在本发明第一方面一实施例中，所述报警电路包括蜂鸣器和控制电路，所述控制电路包括第一报警MOS管，所述第一报警MOS管的栅极电连接到主控制器的第一报警端口，所述第一报警MOS管的源极电性接地，漏极电连接蜂鸣器，所述蜂鸣器的另外一端电连接直流电源。

在本发明第一方面一实施例中，所述报警电路包括指示灯和驱动电路，所述驱动电路包括第二报警MOS管，所述第二报警MOS管的栅极电连接到主控制器的第二报警端口，所述第二报警MOS管的源极电性接地，漏极电连接指示灯，所述指示灯的另外一端电连接直流电源。

本发明第二方面实施例提供了一种制氧机，包括上述的后备断电报警供电电路。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

由于所述后备断电报警供电电路使用的是充电电池，当充电电池没电时，可以进行充电，从而，充电电池不需要更换，可以改善干电池更换繁琐以及更换过程中对机壳损坏的问题；而且，充电电池没有漏液的问题，从而不需要取出，维护也简单；再有，充电电池不需要频繁更换，从而充电电池丢弃对环境的影响也比较小，专门处理成本也较小。而且充电电池成本较低，有利于节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例后备断电报警供电电路的模块示意图；

图2是本发明一实施例电源监控电路的示意图；

图3是本发明一实施例后备电源电路的示意图；

图4是本发明一实施例报警电路的一部分示意图；

图5是本发明一实施例报警电路的又一部分示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

本发明实施例提供一种后备断电报警供电电路，该后备断电报警供电电路应用于制氧机，请参见图1-图5，所述后备断电报警供电电路包括电源监控电路110、主控制器120、后备电源电路130和报警电路140。

在本实施例中，电源监测电路主要实现对供给制氧机的电网电压断电的监测。请参见图2，考虑到低成本要求，电源监测电路通过第一分压电阻R300、第二分压电阻R303(图2中电容C302用于高频退耦)对电网电压进行监测，具体说来，所述第一分压电阻R300与第二分压电阻R303串联，所述第一分压电阻R300的一端电连接来自电网电压的直流电源，所述第二分压电阻R303的一端电性接地，从而，当电网电压断电时，来自电网电压的直流电源同步会断电或者掉电，从而可以通过侦测第一分压电阻R300和第二分压电阻R303的连接处知道电网电压是否断电或掉电。具体说来，所述第一分压电阻R300和第二分压电阻R303的串联处电连接主控制器120的掉电检测端口，该掉电检测端口为主控制器120的GPIO输入端，主控制器120对该端口的电平值进行判断，通过信号边沿触发中断(PWD_INT)来检测是否发生电源掉电。

另一方面，在本实施例中，所述电源监控电路110还包括运算放大器U300-A，所述所述第一分压电阻R300和第二分压电阻R303的串联处电连接到运算放大器U300-A的其中一个输入端，在此处此输入端为同向输入端，运算放大器 U300-A反向输入端电连接到运算放大器U300-A的输出端，运算放大器U300-A 的输出端电连接主控制器120的电压检测端口，在此处该电压检测端口为主控制器120的ADC输入端口(VSENSE_POWER)，从而，来自电网电压的直流电源经由第一分压电阻R300和第二分压电阻R303分压后，将分压的电压通过运算放大器U300-A缓冲后送入主控制器120的ADC输入端口，主控制器 120对该端口的电压值进行判断即可实现网电源的电压检测。

另外，在本实施例中，所述电源监控电路110还包括第一二极管D331和第二二极管D331，在本实施例中，所述第一二极管D331的阴极电接直流电源，所述第一二极管D331的阳极与第二二极管D331的阴极电连接，所述第二二极管D331的阳极电性接地，所述第一二极管D331和第二二极管D331的连接处电连接到所述主控制器120的掉电检测端口，从而两个二极管D331实现用于对主控制器120的掉电检测端口处的电压进行钳位保护。同样，两个二极管D300 对电压检测端口出的电压进行钳位保护。

在本实施例中，请参见图3，所述主控制器120主要实现电网电压断电信号的识别，并实现软件或者硬件控制后备电源电路130供电。由于该主控制器 120消耗资源少，可以直接采用制氧机电路板上的主控制器120。在本实施例中，该主控制器120可以为STM32F103VET6微控制器，由于STM32F103VET6微控制器为本领域普通技术人员熟知的，从而对STM32F103VET6微控制器本身及其端口就不再介绍。

请参见图4，在本实施例中，所述后备电源电路130与主控制器120电连接，所述后备电源电路130包括充电电池，所述充电电池例如为锂电池、镍镉电池或者镍氢电池等，所述主控制器120控制充电电池在电网电压断电后进行供电，充电电池可以供电给其他必要的功能电路、主控制器120等。

在本实施例中，为了实现给充电电池充电，所述后备电源电路130包括充电电路，所述充电电路包括充电二极管D2、充电MOS管D3和第一电阻R1。所述充电二极管D2的阳极接充电电压，该充电电压可以是制氧机有电时进行充电，也可以是外接的电压，该充电电压一般是5V直流电压；所述充电二极管 D2的阴极分别连接充电MOS管D3的输入端和充电二极管的阴极还连接到 MCU供电LDO的输入端(保证5V主电源掉电后MCU和报警电路仍然可以获得工作电压，产生掉电报警),充电MOS管D3的输出端电连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端电连接充电电池的正极，电池负极接地。所述充电MOS管D3的控制端经由电阻R4、R6连接到主控制器120的电源控制端口 (BAT_CTL)，在此处该电阻为第四电阻R4和和第六电阻R6，第四电阻R4和和第六电阻R6串联后连接到主控制器120的电源控制端口。在本实施例中，通过充电二极管D2和充电限流电阻R1产生约0.8V的压降(R1根据实际电池型号调节，图中取值为示意)，实现将充电电池的充电电压限制到4.2V左右，充电电池自带的保护板可以保证电池不会过充。

在本实施例中，为了节省充电电池的能源，所述后备电源电路130包括定时电路，所述定时电路包括第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，所述第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4并联连接到第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3另一端与第一电阻R1 的第二端电连接，所述第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4 远离第三电阻R3的一端电性接地。从而，通过第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4构成的RC定时电路，该定时电路可控制充电三极管的延迟关断，实现电网电压断电后，后备电源电路130中的充电电池正常工作一段时间(时间由RC时间常数决定)后自动断电，节省充电电池，并且有时间处理一些关键功能后再完全断电。另外，在本实施例中，所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、和第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4的具体连接请见后备电源电路130的电路图，在此就不再赘述。

在本实施中，主控制器120在侦测到电网电源断电后，主控制器120通过其电源控制端口输出供电信号给后备电源电路130，控制充电MOS管D3导通以使充电电池放电。另外，主控制器120还可以通过电源控制端口输出断电信号控制充电MOS管D3断开，实现软控制充电电池的供电时间。

另外，在本实施中，所述后备电源电路130还包括初始化电路，所述初始化电路包括第二电阻R2、第五电阻R5和初始化MOS管D1，所述第二电阻R2 与第五电阻R5串联，所述第五电阻R5另一端电性接地，所述第二电阻R2的另外一端电性连接一直流电源，该直流电源为12V直流电压，所述第二电阻R2 和第五电阻R5的串联处电性连接初始化MOS管D1的栅极，所述初始化MOS 管D1的源极电性接地，其漏极与第三电阻R3的一端电连接，具体连接关系请见后备电源电路130的电路图。在本实施例中，通过初始化电路，可以实现在第二电阻R2、第五电阻R5、初始化MOS管D1用于在初始上电后，将RC定时电路初始化。

在本实施例中，在电网电压断电后，所述报警电路140进行报警，告诉用户。在本实施例中，请参见图5，所述报警电路140包括蜂鸣器SP300和控制电路，所述控制电路包括第一报警MOS管D315，所述第一报警MOS管D315的栅极经由一电阻R317电连接到主控制器120的第一报警端口(BUZZ_CTRL端口)，所述第一报警MOS管D315的源极电性接地，所述第一报警MOS管D315 的源极通过一电阻R320与其栅极电连接，所述第一报警MOS管D315的漏极电连接蜂鸣器SP300，所述蜂鸣器SP300的另外一端经由一电阻R314电连接直流电源，在此处该直流电源提供3V的直流电压。在本实施例中，该蜂鸣器SP300 可以为常规的蜂鸣器或者喇叭。从而，当电网断电后，该蜂鸣器SP300会发出警报，以提示用户知晓。

另外，根据标准的要求，电网电压在断电后，还需要通过指示灯312进行报警。在本实施例中，请参见图5，所述报警电路140包括指示灯312和驱动电路，所述驱动电路包括第二报警MOS管D313，所述第二报警MOS管D313的栅极通过一电阻R315电连接到主控制器120的第二报警端口 (ALARM_POWEROFF端口)，所述第二报警MOS管D313的源极电性接地，所述第二报警MOS管D313的源极通过一电阻R318与其栅极电连接，所述第二报警MOS管D313的漏极电连接指示灯312，所述指示灯312的另外一端通过一电阻R312电连接直流电源。在本实施例中，所述指示灯312为LED指示灯，当然还可以为其他的指示灯。从而，当电网断电后，该指示灯312会发闪烁，以提示用户知晓。

在本实施例中，由于所述后备断电报警供电电路使用的是充电电池，当充电电池没电时，可以进行充电，从而，充电电池不需要更换，可以改善干电池更换繁琐以及更换过程中对机壳损坏的问题；而且，充电电池没有漏液的问题，从而不需要取出，维护也简单；再有，充电电池不需要频繁更换，从而充电电池丢弃对环境的影响也比较小，专门处理成本也较小。

而且，经过试验测算，3.7V、1000mAH的锂充电电池成本约为2元，一节 9V、300mAH标准6F22碳性干电池成本约为3元。正常使用条件下，干电池可支持5～6小时工作，锂电池则可以支持20小时以上的工作时间(如果不是在不可充电的极限测试条件下，由于锂电池可反复充电，后备电源可以在整个电池寿命范围内使用，一般在3年以上)。按每半年更换一次干电池(实际使用时间受到使用条件影响较大，根据干电池的放电特性，这里使用半年作为一个较为合理更换时间的推测)，3年需要更换干电池的成本为18元，锂电池成本仅2元。使用干电池，3年内将导致6颗废电池污染，使用锂电池，3年内无污染，且即便在更长时间段内考虑锂聚合物电池也有使用寿命，但其内部不含重金属成分，对环境污染影响也较小。

另外，该发明的后备电路元件少，目前常规的方案使用的是单稳态触发器或555时基芯片，有较多的外围元件，该发明使用的电路成本更低，可靠性更高。

本发明实施例还提供了一种制氧机，所述制氧机包括上述的后备断电报警供电电路。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种后备断电报警供电电路，应用于制氧机，其特征在于，包括：

电源监控电路，其用于监测供给制氧机的电网电压是否断开；

主控制器，其与电源监测电路电连接，其用于接收电源监控电路的信号以判断所述电网电压是否断开；

后备电源电路，其与主控制器电连接，所述后备电源电路包括充电电池，所述主控制器控制充电电池在电网电压断电后进行供电；

报警电路，其与主控制器电连接，在电网电压断电后所述主控制器控制报警电路报警。

2.如权利要求1所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，所述充电电池为锂电池、镍镉电池或者镍氢电池。

3.如权利要求1所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，电源监控电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、运算放大器，所述第一分压电阻与第二分压电阻串联，所述第一分压电阻的一端电连接来自电网电压的直流电源，所述第二分压电阻的一端电性接地，所述第一分压电阻和第二分压电阻的串联处电连接到运算放大器的其中一个输入端，运算放大器的输出端端电连接主控制器的电压检测端口，且所述第一分压电阻和第二分压电阻的串联处还电连接主控制器的掉电检测端口。

4.如权利要求3所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，所述电源监控电路还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极电接直流电源，所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极电连接，所述第二二极管的阳极电性接地，所述第一二极管和第二二极管的连接处电连接到所述主控制器的掉电检测端口或/和电压检测端口。

5.如权利要求1所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，所述主控制器为STM32F103VET6微控制器。

6.如权利要求1所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，所述后备电源电路包括充电电路，所述充电电路包括充电二极管、充电MOS管和第一电阻，所述充电二极管的阳极接充电电压，所述充电二极管的阴极分别连接充电MOS管的输入端和充电电池的一端，充电MOS管的输出端电连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端电连接充电电池的另一端。

7.如权利要求6所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，所述后备电源电路包括定时电路，所述定时电路包括第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容并联连接到第三电阻的一端，所述第三电阻另一端与第一电阻的第二端电连接，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容远离第三电阻的一端电性接地。

8.如权利要求1所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，所述报警电路包括蜂鸣器和控制电路，所述控制电路包括第一报警MOS管，所述第一报警MOS管的栅极电连接到主控制器的第一报警端口，所述第一报警MOS管的源极电性接地，漏极电连接蜂鸣器，所述蜂鸣器的另外一端电连接直流电源。

9.如权利要求8所述的后备断电报警供电电路，其特征在于，所述报警电路包括指示灯和驱动电路，所述驱动电路包括第二报警MOS管，所述第二报警MOS管的栅极电连接到主控制器的第二报警端口，所述第二报警MOS管的源极电性接地，漏极电连接指示灯，所述指示灯的另外一端电连接直流电源。

10.一种制氧机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的后备断电报警供电电路。