CN109966644A - 除颤器用放电保护电路、除颤器放电系统和除颤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除颤器用放电保护电路、除颤器放电系统和除颤器。主要包括采样电路和控制电路。所述采样电路与所述控制电路相连。上述放电保护电路可分别与除颤器的除颤放电电路以及IGBT模块相连，可采集电路监测除颤放电电路的电流值，当除颤电极短路由于意外发生短路时，除颤放电电路的电流值会增大，进而会触发控制电路产生控制信号，该控制信号可控制IGBT模块将对应的IGBT开关关断，进而可防止IGBT开关以及整个IGBT模块烧毁。

Description

除颤器用放电保护电路、除颤器放电系统和除颤器

技术领域

本发明涉及放电保护电路，特别是涉及除颤器用放电保护电路、除颤器放电系统和除颤器。

背景技术

自动体外心脏除颤器(AED)是心脏猝死病人唯一的且有效的救护设备。随着我国经济发展和人民的生活水平的快速提高，我国每年的心脏猝死病人大约在54.5万人以上。当心脏猝死突发时，心脏除颤必须在12分钟以内进行。否则，心脏猝死病人的存活几率小于2％。在当今的繁忙的世界里，几乎没有一个国家或城市能保证让救护车带着AED在12分钟之内赶到事发现场，对心脏猝死病人进行及时的施救。因此，在大部分发达国家，AED已经进入家庭或被广泛地布置在公共场合，以便对心脏猝死病人进行及时的施救。若在3分钟内用AED施救，则有约70％的心脏猝死病人可以被活。AED全自动体外心脏除颤器的价值在于，有人群的地方就应有AED，有AED就可以挽救生命。Philips、PhysioControl和Zoll，合占全球AED市场近80％的市场份额；除了三大家之外，还有其他的一些新兴公司，主要集中在美国、欧洲、日本等地；国内AED厂家较少。

高压充放电电路为除颤设备的核心电路。除颤器在使用时，一些意外情况会导致除颤电极短路，进而有可能导致除颤器的IGBT模块烧毁。

发明内容

基于此，有必要提供一种除颤器用放电保护电路，防止在除颤电极短路时烧毁IGBT模块。

一种除颤器用放电保护电路，包括：采样电路和控制电路，所述采样电路与所述控制电路相连，所述采样电路用于采集除颤放电电路的电流信号，并将所述电流信号转换成供控制电路使用的电压信号，所述控制电路用于将所述电压信号与预设的阈值进行比较，当电压信号大于等于阈值时，所述控制电路输出用于控制IGBT模块的控制信号。

上述放电保护电路可分别与除颤器的除颤放电电路以及IGBT模块相连，可采集电路监测除颤放电电路的电流值，当除颤电极短路由于意外发生短路时，除颤放电电路的电流值会增大，进而会触发控制电路产生控制信号，该控制信号可控制IGBT模块将对应的IGBT开关关断，进而可防止IGBT开关以及整个IGBT模块烧毁。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括：NPN型BJT管，第一二极管，第一电阻、第二电阻和第一电容，所述NPN型BJT管的集电极与所述第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端与所述NPN型BJT管的发射极相连。

在其中一个实施例中，所述第一电阻和第一二极管之间设置有控制信号输出节点。

在其中一个实施例中，所述采样电路包括第二二极管、采样电阻、分压电阻和第二电容，所述采样电阻的第一端以及第二电容的第一端共接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极用于与除颤放电电路相连，所述采样电阻的第二端以及所述NPN型BJT管的基极共接所述分压电阻的第一端，所述分压电阻的第二端与所述第二电容的第二端相连。

一种除颤器放电系统，包括除颤放电电路，还包括所述的除颤器用放电保护电路，所述除颤放电电路与所述采样电路相连。

一种除颤器，包括充电电路、除颤放电电路以及IGBT模块，还包括所述的除颤器用放电保护电路，所述除颤放电电路与所述采样电路相连，所述IGBT模块与所述控制电路相连。

附图说明

图1为本发明的实施例的电保护电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种除颤器用放电保护电路。该电路包括：采样电路100和控制电路200。

所述采样电路100与所述控制电路200相连，所述采样电路100用于采集除颤放电电路400的电流信号，并将所述电流信号转换成供控制电路200使用的电压信号，所述控制电路200用于将所述电压信号与预设的阈值进行比较，当电压信号大于等于阈值时，所述控制电路200输出用于控制IGBT模块300的控制信号。

上述放电保护电路可分别与除颤器的除颤放电电路以及IGBT模块相连，可集电路监测除颤放电电路的电流值，当除颤电极短路由于意外发生短路时，除颤放电电路的电流值会增大，进而会触发控制电路产生控制信号，该控制信号可控制IGBT模块将对应的IGBT开关关断，进而可防止IGBT开关以及整个IGBT模块烧毁。

具体的，如图1所示，IGBT模块可以包括两组相互并联的开关，第一组开关包括相互串联的IGBT1开关和IGBT3开关，第二组开关包括相互串联的IGBT2开关和IGBT4开关，还包括门极电阻R500，所述IGBT1开关和IGBT3开关共接于门极电阻R500的第一端，所述IGBT2开关和IGBT4开关共接于门极电阻R500的第二端。上述各个元器件形成H型桥路。

需要说明的是，这里可以使门极电阻R500增大，进而使IGBT模块的各个开关的开关速度减慢。这样能明显减少各个开关过电压尖峰。但相应的增加了开关损耗，使各个IGBT开关发热增多，要配合进行过热保护。门极阻值R500的选择原则是：在开关损耗不太大的情况下，尽可能选用较大的电阻，例如电阻的阻值为10Ω-15Ω。

使用时，当控制电路向IGBT模块发出控制信号后，该控制信号可关断IGBT3开关和IGBT4开关。进而可使IGBT模块的输出端无信号。该状态持续时间可以按照需求进行设定，例如，可以为4倍最大放电脉宽。即在该段时间内，IGBT模块受到持续保护。

具体的，所述控制电路包括：NPN型BJT管，第一二极管D100，第一电阻R100、第二电阻R200和第一电容C100，所述NPN型BJT管的集电极与所述第一二极管D100的正极相连，所述第一二极管D100的负极与所述第一电阻R100的第一端相连，所述第一电阻R100的第二端与所述第二电阻R200的第一端相连，所述第二电阻R200的第二端与所述第一电容C100的第一端相连，所述第一电容C100的第二端与所述NPN型BJT管的发射极相连。

需要说明的是，上述第一电容C100起到稳压的作用。上述第一二极管D100可以降低阈值电流，减少对下桥臂栅源极电压的影响，使IGBT模块300的安全工作区变大。

使用时，当除颤电极由于意外发生短路时，除颤放电电路400的电流值会增大，采样电路100会持续采集相应电流信号，并将该电流信号转换为电压信号。除颤放电电路400的电流值增大到阈值电流时，NPN型BJT管被导通。采用一只正向压降的第一二极管D100和第一电阻R100以及第二电阻R200串联，形成过流保护电路，其中一只电阻两端的电压达到设定值时，控制电路200输出关断信号。具体的，上述关断信号可以为R100电阻两端的电压信号。上述关断信号可关断H型桥路下端的IGBT3开关和IGBT4开关。该状态持续时间可以按照需求进行设定，例如，可以为4倍最大放电脉宽。即在该段时间内，IGBT模块受到持续保护。

需要说明的是，NPN型BJT管导通时，其基极电压为定值，采用一只正向压降第一二极管D100和第一电阻R100以及第二电阻R200串联，其中一只电阻两端的电压为达到基极电压的定值时，NPN型BJT管被关断。

进一步的是，所述第一电阻R100和第一二极管D100之间设置有控制信号输出节点。

具体的，所述采样电路包括第二二极管D200、采样电阻R300、分压电阻R400和第二电容C200，所述采样电阻R300的第一端以及第二电容C200的第一端共接所述第二二极管D200的负极，所述第二二极管D200的正极用于与除颤放电电路400相连，所述采样电阻R300的第二端以及所述NPN型BJT管的基极共接所述分压电阻R400的第一端，所述分压电阻R400的第二端与所述第二电容C200的第二端相连。

需要说明的是，上述第二电容C200起到稳压的作用。上述第二二极管D200起到正向压下降的作用。

使用时，采样电阻R300两端的电压与除颤放电电路400中的电流成正比例关系，所以通过监测采样电阻R300两端的电压即可获取当前除颤放电电路400的电流。采样电阻R300两端的电压达到一定值时，可驱动NPN型BJT管导通。

本发明的实施例还提供了一种除颤器放电系统，包括除颤放电电路，还包括所述的除颤器用放电保护电路，所述除颤放电电路与所述采样电路相连。

本发明的实施例还提供了一种除颤器，包括充电电路、除颤放电电路以及IGBT模块，还包括所述的除颤器用放电保护电路，所述除颤放电电路与所述采样电路相连，所述IGBT模块与所述控制电路相连。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种除颤器用放电保护电路，其特征在于，包括：采样电路和控制电路，所述采样电路与所述控制电路相连，所述采样电路用于采集除颤放电电路的电流信号，并将所述电流信号转换成供控制电路使用的电压信号，所述控制电路用于将所述电压信号与预设的阈值进行比较，当电压信号大于等于阈值时，所述控制电路输出用于控制IGBT模块的控制信号。

2.根据权利要求1所述的除颤器用放电保护电路，其特征在于，所述控制电路包括：NPN型BJT管，第一二极管，第一电阻、第二电阻和第一电容，所述NPN型BJT管的集电极与所述第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端与所述NPN型BJT管的发射极相连。

3.根据权利要求2所述的除颤器用放电保护电路，其特征在于，所述第一电阻和第一二极管之间设置有控制信号输出节点。

4.根据权利要求2所述的除颤器用放电保护电路，其特征在于，所述采样电路包括第二二极管、采样电阻、分压电阻和第二电容，所述采样电阻的第一端以及第二电容的第一端共接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极用于与除颤放电电路相连，所述采样电阻的第二端以及所述NPN型BJT管的基极共接所述分压电阻的第一端，所述分压电阻的第二端与所述第二电容的第二端相连。

5.一种除颤器放电系统，包括除颤放电电路，还包括权利要求1至4中任意一项所述的除颤器用放电保护电路，所述除颤放电电路与所述采样电路相连。

6.一种除颤器，包括充电电路、除颤放电电路以及IGBT模块，其特征在于，还包括权利要求1至4中任意一项所述的除颤器用放电保护电路，所述除颤放电电路与所述采样电路相连，所述IGBT模块与所述控制电路相连。