CN110752639A - 低成本电转仪电容充放电电路、装置和细胞电转仪 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种低成本电转仪电容充放电电路、装置和细胞电转仪，低成本电转仪电容充放电电路包括充电电路和放电电路；其中，充电电路包括第一继电器、第一端子和至少两个第一开关；放电电路包括第二继电器、第二端子和至少两个第二开关；当第一继电器和第一开关导通，第二继电器和第二开关不导通时，低成本电转仪电容充放电电路对电容充电；当第一继电器和第一开关不导通，第二继电器和第二开关导通时，低成本电转仪电容充放电电路对电容放电。如此，采用串联开关的方式对充放电电压进行分压，降低了对所需开关的承压要求，摆脱了因高电压需求而产生的对开关的限制，杜绝了资源的浪费，也降低了生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及生物医药仪器技术领域，具体涉及一种低成本电转仪电容充放电电路、装置和细胞电转仪。
背景技术
细胞电转(电转染)，也叫细胞电穿孔，是通过电场作用于细胞几微秒到几毫秒之后，在细胞膜上暂时形成小孔或开口，把大分子如DNA、RNA、siRNA、蛋白质等以及一些小分子导入细胞并最终进入细胞核的技术，细胞电转的细胞不同，对电场强度的要求也就不同。
相关技术中，实现细胞电转技术最常用的仪器是细胞电转仪。细胞电转仪是通过对其内部电容进行充放电来完成细胞电转工作，由于不同的细胞对电场强度的要求不同，为了最大程度上实现对不同细胞的电转，现有的细胞电转仪通常使用高压3000V的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
然而，仅仅使用高压的IGBT并不能完全保障细胞电转仪适用于所有的细胞，同样的，在处理一些对电场强度要求很小的细胞时，使用带有高压IGBT的细胞电转仪也会造成不必要的资源浪费。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本电转仪电容充放电电路、装置和细胞电转仪。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
本申请的第一方面提供一种低成本电转仪电容充放电电路，应用于低成本电转仪电容充放电装置，所述低成本电转仪电容充放电电路包括充电电路和放电电路；其中，
所述充电电路，包括第一继电器、第一端子和至少两个第一开关；所述第一继电器的第一端与充电电源端口连接，第二端通过串联的至少两个所述第一开关与所述第一端子连接；所述第一端子，用于连接电容的第一端；
所述放电电路，包括第二继电器、第二端子和至少两个第二开关；所述第二继电器的第一端与所述第一端子连接，第二端通过串联的至少两个所述第二开关与所述第二端子连接；所述第二端子，用于连接所述电容的第二端；所述第二开关的数量与所述第一开关的数量相同；
当所述第一继电器和所述第一开关导通，所述第二继电器和所述第二开关不导通时，所述低成本电转仪电容充放电电路对所述电容充电；当所述第一继电器和所述第一开关不导通，所述第二继电器和所述第二开关导通时，所述低成本电转仪电容充放电电路对所述电容放电。
可选的，还包括泄电电路；所述泄电电路包括至少两个第三开关，至少两个所述第三开关串联连接；所述泄电电路的第一端与所述第一端子连接，第二端接地；所述第三开关的数量与所述第一开关的数量相同；当所述第一继电器、所述第一开关、所述第二继电器和所述第二开关不导通，所述第三开关导通时，所述低成本电转仪电容充放电电路对所述电容泄电。
可选的，还包括控制模块；所述控制模块包括与所述第一开关连接的第一控制子模块、与所述第二开关连接的第二控制子模块、与所述第三开关连接的第三控制子模块；所述第一控制子模块用于控制所述第一开关的导通；所述第二控制子模块用于控制所述第二开关的导通；所述第三控制子模块用于控制所述第三开关的导通。
可选的，还包括光耦驱动变压器，所述光耦驱动变压器与所述控制模块连接，用于提供工作电源。
可选的，所述第一继电器包括高压干簧继电器。
可选的，所述第一开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
可选的，所述第二开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
可选的，所述第三开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
本申请的第二方面提供一种低成本电转仪电容充放电装置，包括：
如本申请的第一方面所述的低成本电转仪电容充放电电路。
本申请的第三方面提供一种细胞电转仪，包括如本申请的第二方面所述的低成本电转仪电容充放电装置。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的方案中，在充电电源端口和与电容的第一端连接的第一端子之间设置一个第一继电器和至少两个串联的第一开关，在第一端子和与电容的第二端连接的第二端子之间设置一个第二继电器和串联的至少两个第二开关，其中，第一开关和第二开关的数量相同；当第一继电器和第一开关导通而第二继电器和第二开关不导通时，电容处于充电状态；当第一继电器和第一开关不导通而第二继电器和第二开关导通时，电容处于放电状态。如此，使用串联开关的方式对充放电电压进行分压，降低了对所需开关的承压要求，摆脱了因高电压需求而产生的对开关的限制，使得一定数量的普通承压能力的开关即可应用到有高电压需求的充放电电路中，此外，也适用于电压要求并不高的充放电电路，避免了使用高电压开关而造成的资源浪费，同时，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请一个实施例提供的一种低成本电转仪电容充放电电路的结构连接关系示意图。
图2是本申请一个实施例提供的一种低成本电转仪电容充放电电路的电路结构示意图。
图3是本申请一个实施例提供的一种光耦驱动变压器的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
实施例
参见图1，图1是本申请一个实施例提供的一种低成本电转仪电容充放电电路的结构连接关系示意图。
参见图2，图2是本申请一个实施例提供的一种低成本电转仪电容充放电电路的电路结构示意图。
如图1和图2所示，本实施例提供一种低成本电转仪电容充放电电路，应用于低成本电转仪电容充放电装置，低成本电转仪电容充放电电路1包括充电电路2和放电电路3；其中，
充电电路2，包括第一继电器A1、第一端子A2和至少两个第一开关A3；第一继电器A1的第一端与充电电源端口T连接，第二端通过串联的至少两个第一开关A3与第一端子A2连接；第一端子A2，用于连接电容4的第一端；
具体的，串联的至少两个第一开关A3是指，第一个第一开关A3的发射极与下一个第一开关A3的集电极连接。
放电电路3，包括第二继电器B1、第二端子B2和至少两个第二开关B3；第二继电器B1的第一端与第一端子A2连接，第二端通过串联的至少两个第二开关B3与第二端子B2连接；第二端子B2，用于连接电容4的第二端；第二开关B3的数量与第一开关A3的数量相同；
具体的，串联的至少两个第二开关B3是指，第一个第二开关B3的发射极与下一个第二开关B3的集电极连接。
当第一继电器A1和第一开关A3导通，第二继电器B1和第二开关B3不导通时，低成本电转仪电容充放电电路对电容充电；当第一继电器A1和第一开关A3不导通，第二继电器B1和第二开关B3导通时，低成本电转仪电容充放电电路对电容放电。
本申请的方案中，在充电电源端口和与电容的第一端连接的第一端子之间设置一个第一继电器和至少两个串联的第一开关，在第一端子和与电容的第二端连接的第二端子之间设置一个第二继电器和串联的至少两个第二开关，其中，第一开关和第二开关的数量相同；当第一继电器和第一开关导通而第二继电器和第二开关不导通时，电容处于充电状态；当第一继电器和第一开关不导通而第二继电器和第二开关导通时，电容处于放电状态。如此，使用串联开关的方式对充放电电压进行分压，降低了对所需开关的承压要求，摆脱了因高电压需求而产生的对开关的限制，使得一定数量的普通承压能力的开关即可应用到有高电压需求的充放电电路中，此外，也适用于电压要求并不高的充放电电路，避免了使用高电压开关而造成的资源浪费，同时，降低了生产成本。
其中，第一继电器可以但不限于包括高压干簧继电器。
其中，第二继电器可以但不限于包括高压干簧继电器。
上述第一开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
上述第二开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
具体实施时，为了便于控制低成本电转仪电容充放电电路的工作状态，第一开关和第二开关的型号可以保持相同。
实际应用中，如图2所示，当低成本电转仪电容充放电电路中第一开关A3的数量为2时，对应的第二开关B3的数量也为2，该低成本电转仪电容充放电电路中充电电源端口T通过第一继电器A1与第一个第一开关A3的集电极连接，第一个第一开关A3的发射极与第二个第一开关A3的集电极连接，第二个第一开关A3的发射极与第一端子A2连接，第一端子A2通过第二继电器与第一个第二开关B3的集电极连接，第一个第二开关B3的发射极与第二个第二开关B3的集电极连接，第二个第二开关B3的发射极与第二端子B2连接；当第一继电器A1和两个第一开关A3导通，而第二继电器B1和两个第二开关B3不导通时，低成本电转仪电容充放电电路的充电电路A处于工作状态，电源通过充电电源端口T对电容进行充电；当第一继电器A1和两个第一开关A3不导通，而第二继电器B1和两个第二开关B3导通时，低成本电转仪电容充放电电路的放电电路B处于工作状态，低成本电转仪电容充放电电路通过第二端子B2对电容进行放电。
日常应用中，电容的充放电都需要一定的时间，为了进一步做好放电完毕以后电路的安全保障工作，确保即使放电时间过短也不会对下次使用电容造成影响，如图1和图2所示，低成本电转仪电容充放电电路1还包括泄电电路5；泄电电路5包括至少两个第三开关Q1，至少两个第三开关Q1串联连接；泄电电路5的第一端与第一端子A2连接，第二端接地；第三开关Q1的数量与第一开关A3的数量相同；当第一继电器A1、第一开关A3、第二继电器B1和第二开关B3不导通，第三开关Q1导通时，低成本电转仪电容充放电电路对电容泄电。
具体的，至少两个第三开关Q1串联连接是指，第一个第三开关Q1的发射极与下一个第二开关Q1的集电极连接。
其中，第三开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
具体实施时，如图2所示，第一端子A2通过第四电阻R4与第一个第三开关Q1的集电极连接，第一个第三开关Q1的发射极与第二个第三开关Q1的集电极连接，第二个第三开关Q1的发射极接地；当第一继电器A1、第一开关A3、第二继电器B1和第二开关B3不导通，第三开关Q1导通时，第一端子A2接地，电容泄电。
第一开关、第二开关和第三开关在同一个低成本电转仪电容充放电电路中可以使用相同的型号，且第二开关和第三开关各自的数量均与第一开关的数量相同。
一些实施例中，如图1所示，低成本电转仪电容充放电电路1还包括控制模块5，控制模块5包括与第一开关连接的第一控制子模块、与第二开关连接的第二控制子模块、与第三开关连接的第三控制子模块；第一控制子模块用于控制第一开关的导通，第二控制子模块用于控制第二开关的导通；第三控制子模块用于控制第三开关的导通。
其中，由于第一控制子模块用于控制第一开关的导通，第二控制子模块用于控制第二开关的导通，第三控制子模块用于控制第三开关的导通，所以每个第一开关都连接有一个第一控制子模块，每个第二开关都连接有一个第二控制子模块，每个第三开关都连接有一个第三控制子模块。
本申请中第一开关的数量为至少两个，所以对应的第一控制子模块的数量与第一开关的数量相同，第一开关的数量与第二开关的数量、第三开关的数量相同，所以第一控制子模块的数量与第二控制子模块的数量、第三控制子模块的数量相同。且由于第一开关、第二开关、第三开关的型号一致，所以第一控制子模块、第二控制子模块、第三控制子模块的电路也可以相同。
具体实施时，如图2所示，第一控制子模块可以包括第一光电耦合器U、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第一二极管D1；其中，第一光电耦合器U的输出端分别通过第一电阻R1与第一开关Q1的栅极连接、通过第一电阻R1和第二电阻R2与第一开关Q1的发射极连接、通过第一电阻R1和第一二极管D1与第一开关Q1的发射极连接，第一光电耦合器U1的正电压工作电源端通过第一电容C1与其负电压工作电源端连接；当第一光电耦合器的输入端有电压输入时，第一光电耦合器的输出端输出正电压工作电源，正电压工作电源经过第一电阻流到第一开关的栅极，第一开关导通；当第一光电耦合器的输入端没有电压输入时，第一光电耦合器的输出端输出负电压工作电源，负电压工作电源经过第一电阻流到第一开关的栅极，第一开关不导通。
其中，第一二极管包括双向触发二极管。
上述第二控制子模块和第三控制子模块的电路图可以与上述第一控制子模块的电路图相同，此处不再赘述。
参见图3，图3是本申请一个实施例提供的一种光耦驱动变压器的电路结构示意图。
一些实施例中，如图1所示，低成本电转仪电容充放电电路1还包括光耦驱动变压器6，光耦驱动变压器6与控制模块5连接，用于提供工作电源。
具体实施时，光耦驱动变压器用于提供电源给控制电路中的光电耦合器，光耦驱动变压器的正电源输出端与光电耦合器的正电压工作电源端连接，光耦驱动变压器的负电源输出端与光电耦合器的负电压工作电源端连接。由于低成本电转仪电容充放电电路的控制电路中包含多个光电耦合器，所以光耦驱动变压器中独立线圈的个数也有多个，独立线圈的数量与低成本电转仪电容充放电电路中所有光电耦合器的数量相同，且所有光电耦合器使用型号相同时，光耦驱动变压器中的独立线圈都相同。
如图2和图3所示，光耦驱动变压器6包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈、第五线圈和第六线圈；第一线圈包括第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3、第二二极管D2和第三二极管D3；其中，第二二极管D2的正极与第一正电源输出端连接，负极分别与第一光电耦合器U的正电压工作电源端VCC连接、通过第三电阻R3与第三二极管D3的负极连接、与第二电容C2的正极连接；第二电容C2的负极分别与第三电容C3的正极连接、与第三二极管D3的负极连接；第三二极管D3的正极分别与第三电容C3的负极连接、与第一光电耦合器的负电压工作电源端VEE连接。其中，第三二极管包括稳压二极管。
当第一开关二极管、第二开关二极管和第三开关二极管的型号相同时，第一控制子模块、第二控制子模块和第三控制子模块的电路相同，光耦驱动变压器的各个独立线圈也相同。如图2和图3所示，优选地，第一开关A3、第二开关B3和第三开关Q1都可以使用相同的型号为IXSH35N140A的IGBT，第一光电耦合器U可以选用光电耦合器HCNW3120-500E，第一电阻R1阻值为10Ω，第二电阻R2阻值为4.7KΩ，第一二极管D1为双向瞬态二极管SMBJ24CA，第一电容C1电容量为100NF，第二电容C2和第三电容C3均为680UF 35V电解电容，第三电阻R3阻值为1.5KΩ，第二二极管D2为M7，第三二极管D3为PTZ9.2；工作时，光耦驱动变压器提供给第一光电耦合器的正电压输入电源为15V，提供给第一光电耦合器的负电压输入电源为-5V。
本申请的另一个实施例提供一种低成本电转仪电容充放电装置，包括：
如以上任意实施例所述的低成本电转仪电容充放电电路。
本申请的另一个实施例提供一种细胞电转仪，包括如以上实施例所述的低成本电转仪电容充放电装置。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，应用于低成本电转仪电容充放电装置，所述低成本电转仪电容充放电电路包括充电电路和放电电路；其中，
所述充电电路，包括第一继电器、第一端子和至少两个第一开关；所述第一继电器的第一端与充电电源端口连接，第二端通过串联的至少两个所述第一开关与所述第一端子连接；所述第一端子，用于连接电容的第一端；
所述放电电路，包括第二继电器、第二端子和至少两个第二开关；所述第二继电器的第一端与所述第一端子连接，第二端通过串联的至少两个所述第二开关与所述第二端子连接；所述第二端子，用于连接所述电容的第二端；所述第二开关的数量与所述第一开关的数量相同；
当所述第一继电器和所述第一开关导通，所述第二继电器和所述第二开关不导通时，所述低成本电转仪电容充放电电路对所述电容充电；当所述第一继电器和所述第一开关不导通，所述第二继电器和所述第二开关导通时，所述低成本电转仪电容充放电电路对所述电容放电。
2.根据权利要求1所述的低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，还包括泄电电路；所述泄电电路包括至少两个第三开关，至少两个所述第三开关串联连接；所述泄电电路的第一端与所述第一端子连接，第二端接地；所述第三开关的数量与所述第一开关的数量相同；当所述第一继电器、所述第一开关、所述第二继电器和所述第二开关不导通，所述第三开关导通时，所述低成本电转仪电容充放电电路对所述电容泄电。
3.根据权利要求2所述的低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，还包括控制模块；所述控制模块包括与所述第一开关连接的第一控制子模块、与所述第二开关连接的第二控制子模块、与所述第三开关连接的第三控制子模块；所述第一控制子模块用于控制所述第一开关的导通；所述第二控制子模块用于控制所述第二开关的导通；所述第三控制子模块用于控制所述第三开关的导通。
4.根据权利要求3所述的低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，还包括光耦驱动变压器，所述光耦驱动变压器与所述控制模块连接，用于提供工作电源。
5.根据权利要求1所述的低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，所述第一继电器包括高压干簧继电器。
6.根据权利要求1所述的低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，所述第一开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
7.根据权利要求1所述的低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，所述第二开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
8.根据权利要求4所述的低成本电转仪电容充放电电路，其特征在于，所述第三开关包括MOS管、IGBT、三极管或者固态继电器。
9.一种低成本电转仪电容充放电装置，其特征在于，包括：
如权利要求1-8任一项所述的低成本电转仪电容充放电电路。
10.一种细胞电转仪，其特征在于，包括如权利要求9所述的低成本电转仪电容充放电装置。
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2019
- 2019-10-30 CN CN201911041073.4A patent/CN110752639A/zh active Pending
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