CN115025388B - 基于llc谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法，采用能够控制LLC谐振变换器的工作频率跟随RFmin端的输入电压同向变化的LLC谐振控制模块，并设置电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器构成RFmin端的反馈输入，使得：在储能电容C1充电过程的起始阶段，工作频率跟随电流反馈通道输出的电流反馈信号VI同向变化，令半桥LLC谐振变换器按充电电流设置值Iset对储能电容C1进行快速的恒流充电，以期达到最快的充电速度，缩短储能电容C1的充电时间；在充电过程的后期，工作频率跟随电压反馈通道输出的电压反馈信号VV同向变化，及至结束阶段时，令半桥LLC谐振变换器控制储能电容C1精确的保持恒压在除颤电压设置值Vset，以确保除颤仪的除颤电压精度。

Description

基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法
技术领域
本发明涉及除颤仪，具体的说是基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法。
背景技术
除颤设备在临床上具有十分重要的意义。除颤设备在使用时，必须先对储能电容充电，充电时间通常为8s左右。对于等待除颤的患者而言，除颤设备的充电时间直接关系到患者的生命能否拯救。充电时间越短，就越有利于提高除颤成功的几率。
现有的除颤设备大多采用单端反激式充电电路，其电能的转换只能半波有效，而充电电流受除颤设备的体积和重量以及供电电源容量的限制不可能过大。显然，在上述条件的制约下，要想缩短除颤设备储能电容充电时间，改变充电方法是唯一的选择。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是：提供一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，包括：供电电源、LLC谐振变换电路、LLC谐振控制模块和储能电容C1；所述供电电源通过LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，所述LLC谐振控制模块用于控制所述LLC谐振变换电路；
其特征在于：
所述储能电容C1通过接口HV_OUT连接除颤仪，以用于为除颤仪提供除颤电压；
所述LLC谐振控制模块具有RFmin端，所述LLC谐振控制模块控制LLC谐振变换电路的工作频率跟随所述RFmin端的输入电压同向变化；
所述除颤仪高压产生电路还包括电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器；所述电流反馈通道和电压反馈通道分别以电压信号形式输出电流反馈信号VI和电压反馈信号VV，所述非线性加法器将电流反馈信号VI和电压反馈信号VV中的较小者输入所述RFmin端；其中，所述电流反馈信号VI表征所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流与充电电流设置值Iset的差值，所述电压反馈信号VV表征所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的差值。
优选的：所述电流反馈通道由充电电流检测电路、运算放大器U1和电流校正电路组成，所述运算放大器U1的同相输入端输入充电电流设置值Iset，所述充电电流检测电路检测所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流并将充电电流检测结果经阻抗IFB反馈输入至运算放大器U1的反相输入端，所述电流校正电路连接在所述运算放大器U1的输出端与反相输入端之间。其中，所述电流校正电路可以采用P型控制电路、PI型控制电路或PID型控制电路。
优选的：所述电压反馈通道由高压检测电路、运算放大器U2和电压校正电路组成，所述运算放大器U2的同相输入端输入除颤电压设置值Vset，所述高压检测电路检测所述储能电容C1的实时电压并将电容电压检测结果经阻抗VFB反馈输入至运算放大器U2的反相输入端，所述电压校正电路连接在所述运算放大器U2的输出端与反相输入端之间。其中，所述高压检测电路可以采用光电隔离的高压检测电路，也可以采用无隔离的高压检测电路；所述电压校正电路可以采用P型控制电路、PI型控制电路或PID型控制电路。
优选的：所述非线性加法器由二极管D3、二极管D4、电阻R3组成，所述运算放大器U1的输出端连接二极管D4的阴极，所述运算放大器U2的输出端连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阳极、电阻R3的一端均连接所述LLC谐振控制模块的RFmin端，所述电阻R3的另一端连接直流基准电压VREF。
从而，本发明的除颤仪高压产生电路，在对储能电容C1进行充电时的工作原理如下：
在储能电容C1充电过程的起始阶段，储能电容C1的电压较低，与除颤电压设置值Vset的差值较大，电压反馈信号VV强于电流反馈信号VI，使二极管D3截止、二极管D4导通，电压反馈信号VV被抑制，电流反馈信号VI则输入LLC谐振控制模块的RFmin端，也即：在起始阶段，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号VI同向变化，由此，当LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流相对充电电流设置值Iset增大时，将令电流反馈信号VI减小，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号VI的减小变化而降低，使得LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流减小；而当LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流相对充电电流设置值Iset减小时，将令电流反馈信号VI增大，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号VI的增大变化而升高，使得LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流增大；因此，在储能电容C1充电过程的起始阶段，LLC谐振变换电路按充电电流设置值Iset对储能电容C1进行快速的恒流充电，以期达到最快的充电速度，缩短储能电容C1的充电时间，有利于提高除颤成功的几率。
在储能电容C1充电过程的后期，随着储能电容C1的电压升高，其与除颤电压设置值Vset的差值降低至一定程度后，电压反馈信号VV弱于电流反馈信号VI，使二极管D3导通、二极管D4截止，电流反馈信号VI被抑制，电压反馈信号VV则输入LLC谐振控制模块的RFmin端，也即：在充电过程的后期，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号VV同向变化，由此，在储能电容C1充电过程的结束阶段，储能电容C1的电压逼近除颤电压设置值Vset时，当储能电容C1的实时电压相对除颤电压设置值Vset增大时，将令电压反馈信号VV减小，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号VV的减小变化而降低，使得储能电容C1的实时电压减小；而当储能电容C1的实时电压相对除颤电压设置值Vset减小时，将令电压反馈信号VV增大，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号VV的增大变化而升高，使得储能电容C1的实时电压增大；因此，在储能电容C1充电过程的结束阶段，LLC谐振变换电路控制储能电容C1精确的保持恒压在除颤电压设置值Vset，以确保除颤仪的除颤电压精度。
并且，本发明采用LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，能够实现全波转换，提高了升压转换效率、缩短了充电时间；且LLC谐振变换电路具有零电压切换MOS管的特性，降低了MOS管的开关损耗，具有能适应输入电压大幅变化、有效降低电磁干扰的优势。
作为本发明的优选实施方式：所述除颤仪高压产生电路还包括主控模块和供电电源检测电路；
所述主控模块能够接收由所述除颤仪发送的除颤能量设置指令；所述主控模块通过以下公式计算并向所述电压反馈通道(也即运算放大器U2的同相输入端)输出所述除颤电压设置值Vset：
Figure BDA0003712381520000041
式中，E表示所述除颤能量设置指令所设定的除颤能量值，C表示所述储能电容C1的电容量；
并且，所述主控模块能够通过所述供电电源检测电路检测所述供电电源的供电方式以及对应的供电容量，所述主控模块将按照供电电源的供电容量所允许的最大电流设置为所述充电电流设置值Iset并向所述电流反馈通道(也即运算放大器U1的同相输入端)输出，以在最大限度利用供电电源的供电容量来提高充电速度的同时，避免设置的充电电流设置值Iset过大而导致所述供电电源过载。
优选的：所述供电电源的供电方式为市电与电池一起供电、电池独立供电和市电独立供电该三种供电方式之一；所述供电电源通过开关电源为所述主控模块和LLC谐振控制模块提供工作电源，所述开关电源通过电压基准电路提供所述直流基准电压VREF。
作为本发明的优选实施方式：所述除颤仪高压产生电路还包括泄放电路；所述主控模块能够控制所述泄放电路对所述储能电容C1进行放电；并且，所述主控模块能够控制所述LLC谐振控制模块启动工作或停止工作；所述主控模块能够通过所述电压反馈通道(也即通过高压检测电路)检测所述储能电容C1的实时电压。
优选的：所述泄放电路包括：所述储能电容C1的一端接地，另一端通过电阻R1连接IGBT管的C极，所述IGBT管的E极接地，所述IGBT管的G极通过触发电路连接所述主控模块的泄放控制端口，所述主控模块能够通过触发电路控制所述IGBT管导通，以实现对所述储能电容C1进行放电。其中，所述触发电路可以采用光电隔离的触发电路，也可以采用无隔离的触发电路。
优选的：所述LLC谐振控制模块采用型号为L6599的控制芯片，所述控制芯片的DIS端口连接所述主控模块的使能控制端口，所述控制芯片的VCC端口由所述供电电源通过开关电源提供工作电源，所述控制芯片的VBOOT端口连接电容C7的一端，所述电容C7的另一端和控制芯片的OUT端口均连接所述LLC谐振变换电路中组成半桥或全桥的场效应管MOS1和场效应管MOS2的连接点，所述控制芯片的HVG端口和LVG端口分别连接所述场效应管MOS1的栅极和场效应管MOS2的栅极，所述LLC谐振变换电路中谐振电容C3和谐振电感(也即升压变压器T的原边绕组)的连接点连接电容C4的一端，所述电容C4的另一端通过电阻R2连接信号地端，所述控制芯片的ISEN端口连接所述电容C4和电阻R2的连接点。
另外：
本发明的LLC谐振变换电路可以采用如图1所示由场效应管MOS1、场效应管MOS2、二极管D1、二极管D2、谐振电容C3、升压变压器T、高压整流二极管D5、高压整流二极管D6组成的半桥电路结构，其中，升压变压器T采用双副边绕组，并由高压整流二极管D5和高压整流二极管D6组成高压整流电路。
本发明的LLC谐振变换电路也可以采用如图2所示由场效应管MOS1、场效应管MOS2、二极管D1、二极管D2、谐振电容C3、升压变压器T1、高压整流二极管D5、高压整流二极管D6、高压整流二极管D7、高压整流二极管D8组成的半桥电路结构，其中，升压变压器T1采用单副边绕组，并由高压整流二极管D5、高压整流二极管D6、高压整流二极管D7、高压整流二极管D8组成高压整流电路。
本发明的LLC谐振变换电路也可以采用如图3所示由场效应管MOS1、场效应管MOS2、二极管D1、二极管D2、场效应管MOS3、场效应管MOS4、二极管D9、二极管D10、谐振电容C3、升压变压器T、高压整流二极管D5、高压整流二极管D6组成的全桥电路结构，其中，升压变压器T采用双副边绕组，并由高压整流二极管D5和高压整流二极管D6组成高压整流电路；而且，升压变压器T、高压整流二极管D5和高压整流二极管D6也可以改为如图2所示的采用单副边绕组的升压变压器T1，以及由高压整流二极管D5、高压整流二极管D6、高压整流二极管D7、高压整流二极管D8组成的高压整流电路。
本发明所要解决的技术问题之二是：提供一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生方法。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生方法，其特征在于：采用所述除颤仪高压产生电路；
并且，如图4所述，所述主控模块按照以下方式工作：
在所述主控模块上电初始化后，等候由所述除颤仪发送的除颤准备命令，该除颤准备命令一般由除颤仪被按下的除颤准备按键触发；
当所述主控模块接收到除颤准备命令时，通过所述供电电源检测电路检测所述供电电源的供电方式以及对应的供电容量，并依据由所述除颤仪发送的除颤能量设置指令和检测到的供电容量，设置除颤电压设置值Vset和充电电流设置值Iset；并且，所述主控模块分别将除颤电压设置值Vset和充电电流设置值Iset输出给所述电压反馈通道和电流反馈通道，并控制所述LLC谐振控制模块启动工作，以驱动所述LLC谐振变换电路为储能电容C1充电；
在所述LLC谐振控制模块启动工作时，所述主控模块通过所述电压反馈通道(也即通过高压检测电路)持续检测所述储能电容C1的实时电压，并且，判断所述储能电容C1的实时电压是否达到所述除颤电压设置值Vset(也即达到除颤仪的除颤要求)，如果判断结果为否，则保持所述LLC谐振控制模块启动工作，如果判断结果为是，则控制所述LLC谐振控制模块停止工作，以降低功耗；
在控制所述LLC谐振控制模块停止工作后，开始等待时间计时；如果计时未达到预设的等待时间(一般设置为30s)，则所述主控模块通过所述电压反馈通道(也即通过高压检测电路)持续检测所述储能电容C1的实时电压，并在所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的偏差超过预设的偏差允许范围时，控制所述LLC谐振控制模块再次启动工作；如果计时已达到预设的等待时间，则所述主控模块控制所述泄放电路对所述储能电容C1进行放电，并再次初始化，重新等候由所述除颤仪发送的除颤准备命令。
从而，本发明的除颤仪高压产生方法，具有储能电容C1充电速度快、可靠性高、功耗低的优点。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明采用能够控制LLC谐振变换电路的工作频率跟随RFmin端的输入电压同向变化的LLC谐振控制模块，并设置电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器构成RFmin端的反馈输入，使得：在储能电容C1充电过程的起始阶段，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈通道输出的电流反馈信号VI同向变化，令LLC谐振变换电路按充电电流设置值Iset对储能电容C1进行快速的恒流充电，以期达到最快的充电速度，缩短储能电容C1的充电时间，有利于提高除颤成功的几率；在充电过程的后期，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈通道输出的电压反馈信号VV同向变化，及至结束阶段时，令LLC谐振变换电路控制储能电容C1精确的保持恒压在除颤电压设置值Vset，以确保除颤仪的除颤电压精度。
第二，本发明的除颤仪高压产生方法，具有储能电容C1充电速度快、所用功率器件较少、功耗低和电磁干扰小的优点。
第三，本发明中由于采用了供电电源检测电路，主控模块可以判断出供电方式和电源容量，并根据电源容量设置电源容量所允许的最大的充电电流Iset，在确保供电电源不会过载的前提下最大限度地设置充电电流以缩短充电时间。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明的除颤仪高压产生电路的电原理图；
图2为本发明中第二种LLC谐振变换电路的电原理图；
图3为本发明中第三种LLC谐振变换电路的电原理图；
图4为本发明的除颤仪高压产生方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1所示，本发明公开的是一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，包括：供电电源、LLC谐振变换电路、LLC谐振控制模块和储能电容C1；所述供电电源通过LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，所述LLC谐振控制模块用于控制所述LLC谐振变换电路；
所述储能电容C1通过接口HV_OUT连接除颤仪，以用于为除颤仪提供除颤电压；
所述LLC谐振控制模块具有RFmin端，所述LLC谐振控制模块控制LLC谐振变换电路的工作频率跟随所述RFmin端的输入电压同向变化；
所述除颤仪高压产生电路还包括电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器；所述电流反馈通道和电压反馈通道分别以电压信号形式输出电流反馈信号VI和电压反馈信号VV，所述非线性加法器将电流反馈信号VI和电压反馈信号VV中的较小者输入所述RFmin端；其中，所述电流反馈信号VI表征所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流与充电电流设置值Iset的差值，所述电压反馈信号VV表征所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的差值。
以上为本实施例一的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
优选的：所述电流反馈通道由充电电流检测电路、运算放大器U1和电流校正电路组成，所述运算放大器U1的同相输入端输入充电电流设置值Iset，所述充电电流检测电路检测所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流并将充电电流检测结果经阻抗IFB反馈输入至运算放大器U1的反相输入端，所述电流校正电路连接在所述运算放大器U1的输出端与反相输入端之间。其中，所述电流校正电路可以采用P型控制电路、PI型控制电路或PID型控制电路。
优选的：所述电压反馈通道由高压检测电路、运算放大器U2和电压校正电路组成，所述运算放大器U2的同相输入端输入除颤电压设置值Vset，所述高压检测电路检测所述储能电容C1的实时电压并将电容电压检测结果经阻抗VFB反馈输入至运算放大器U2的反相输入端，所述电压校正电路连接在所述运算放大器U2的输出端与反相输入端之间。其中，所述高压检测电路可以采用光电隔离的高压检测电路，也可以采用无隔离的高压检测电路；所述电压校正电路可以采用P型控制电路、PI型控制电路或PID型控制电路。
优选的：所述非线性加法器由二极管D3、二极管D4、电阻R3组成，所述运算放大器U1的输出端连接二极管D4的阴极，所述运算放大器U2的输出端连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阳极、电阻R3的一端均连接所述LLC谐振控制模块的RFmin端，所述电阻R3的另一端连接直流基准电压VREF。
从而，本发明的除颤仪高压产生电路，在对储能电容C1进行充电时的工作原理如下：
在储能电容C1充电过程的起始阶段，储能电容C1的电压较低，与除颤电压设置值Vset的差值较大，电压反馈信号VV强于电流反馈信号VI，使二极管D3截止、二极管D4导通，电压反馈信号VV被抑制，电流反馈信号VI则输入LLC谐振控制模块的RFmin端，也即：在起始阶段，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号VI同向变化，由此，当LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流相对充电电流设置值Iset增大时，将令电流反馈信号VI减小，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号VI的减小变化而降低，使得LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流减小；而当LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流相对充电电流设置值Iset减小时，将令电流反馈信号VI增大，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号VI的增大变化而升高，使得LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流增大；因此，在储能电容C1充电过程的起始阶段，LLC谐振变换电路按充电电流设置值Iset对储能电容C1进行快速的恒流充电，以期达到最快的充电速度，缩短储能电容C1的充电时间，有利于提高除颤成功的几率。
在储能电容C1充电过程的后期，随着储能电容C1的电压升高，其与除颤电压设置值Vset的差值降低至一定程度后，电压反馈信号VV弱于电流反馈信号VI，使二极管D3导通、二极管D4截止，电流反馈信号VI被抑制，电压反馈信号VV则输入LLC谐振控制模块的RFmin端，也即：在充电过程的后期，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号VV同向变化，由此，在储能电容C1充电过程的结束阶段，储能电容C1的电压逼近除颤电压设置值Vset时，当储能电容C1的实时电压相对除颤电压设置值Vset增大时，将令电压反馈信号VV减小，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号VV的减小变化而降低，使得储能电容C1的实时电压减小；而当储能电容C1的实时电压相对除颤电压设置值Vset减小时，将令电压反馈信号VV增大，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号VV的增大变化而升高，使得储能电容C1的实时电压增大；因此，在储能电容C1充电过程的结束阶段，LLC谐振变换电路控制储能电容C1精确的保持恒压在除颤电压设置值Vset，以确保除颤仪的除颤电压精度。
并且，本发明采用LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，能够实现全波转换，提高了升压转换效率、缩短了充电时间；且LLC谐振变换电路具有零电压切换MOS管的特性，降低了MOS管的开关损耗，具有能适应输入电压大幅变化、有效降低电磁干扰的优势。
实施例二
在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的实施方式：
所述除颤仪高压产生电路还包括主控模块和供电电源检测电路；
所述主控模块能够接收由所述除颤仪发送的除颤能量设置指令；所述主控模块通过以下公式计算并向所述电压反馈通道(也即运算放大器U2的同相输入端)输出所述除颤电压设置值Vset：
Figure BDA0003712381520000101
式中，E表示所述除颤能量设置指令所设定的除颤能量值，C表示所述储能电容C1的电容量；
并且，所述主控模块能够通过所述供电电源检测电路检测所述供电电源的供电方式以及相应的供电容量，所述主控模块将按照供电电源的供电容量所允许的最大电流设置为所述充电电流设置值Iset并向所述电流反馈通道(也即运算放大器U1的同相输入端)输出，以在最大限度利用供电电源的供电容量来提高充电速度的同时，避免设置的充电电流设置值Iset过大而导致所述供电电源过载。
以上为本实施例二的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
优选的：所述供电电源的供电方式为市电与电池一起供电、电池独立供电和市电独立供电该三种供电方式之一；所述供电电源通过开关电源为所述主控模块和LLC谐振控制模块提供工作电源，所述开关电源通过电压基准电路提供所述直流基准电压VREF。
实施例三
在上述实施例二的基础上，本实施例三还采用了以下优选的实施方式：
所述除颤仪高压产生电路还包括泄放电路；所述主控模块能够控制所述泄放电路对所述储能电容C1进行放电；并且，所述主控模块能够控制所述LLC谐振控制模块启动工作或停止工作；所述主控模块能够通过所述电压反馈通道(也即通过高压检测电路)检测所述储能电容C1的实时电压。
以上为本实施例三的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
优选的：所述泄放电路包括：所述储能电容C1的一端接地，另一端通过电阻R1连接IGBT管的C极，所述IGBT管的E极接地，所述IGBT管的G极通过触发电路连接所述主控模块的泄放控制端口，所述主控模块能够通过触发电路控制所述IGBT管导通，以实现对所述储能电容C1进行放电。其中，所述触发电路可以采用光电隔离的触发电路，也可以采用无隔离的触发电路。
优选的：所述LLC谐振控制模块采用型号为L6599的控制芯片，所述控制芯片的DIS端口连接所述主控模块的使能控制端口，所述控制芯片的VCC端口由所述供电电源通过开关电源提供工作电源，所述控制芯片的VBOOT端口连接电容C7的一端，所述电容C7的另一端和控制芯片的OUT端口均连接所述LLC谐振变换电路中组成半桥或全桥的场效应管MOS1和场效应管MOS2的连接点，所述控制芯片的HVG端口和LVG端口分别连接所述场效应管MOS1的栅极和场效应管MOS2的栅极，所述LLC谐振变换电路中谐振电容C3和谐振电感(也即升压变压器T的原边绕组)的连接点连接电容C4的一端，所述电容C4的另一端通过电阻R2连接信号地端，所述控制芯片的ISEN端口连接所述电容C4和电阻R2的连接点。
另外：
本发明的LLC谐振控制模块还可以采用符合本发明要求的其他现有控制芯片，例如：型号为LM25600和LM256404的控制芯片。
本发明的LLC谐振变换电路可以采用如图1所示由场效应管MOS1、场效应管MOS2、二极管D1、二极管D2、谐振电容C3、升压变压器T、高压整流二极管D5、高压整流二极管D6组成的半桥电路结构，其中，升压变压器T采用双副边绕组，并由高压整流二极管D5和高压整流二极管D6组成高压整流电路。
本发明的LLC谐振变换电路也可以采用如图2所示由场效应管MOS1、场效应管MOS2、二极管D1、二极管D2、谐振电容C3、升压变压器T1、高压整流二极管D5、高压整流二极管D6、高压整流二极管D7、高压整流二极管D8组成的半桥电路结构，其中，升压变压器T1采用单副边绕组，并由高压整流二极管D5、高压整流二极管D6、高压整流二极管D7、高压整流二极管D8组成高压整流电路。
本发明的LLC谐振变换电路也可以采用如图3所示由场效应管MOS1、场效应管MOS2、二极管D1、二极管D2、场效应管MOS3、场效应管MOS4、二极管D9、二极管D10、谐振电容C3、升压变压器T、高压整流二极管D5、高压整流二极管D6组成的全桥电路结构，其中，升压变压器T采用双副边绕组，并由高压整流二极管D5和高压整流二极管D6组成高压整流电路；而且，升压变压器T、高压整流二极管D5和高压整流二极管D6也可以改为如图2所示的采用单副边绕组的升压变压器T1，以及由高压整流二极管D5、高压整流二极管D6、高压整流二极管D7、高压整流二极管D8组成的高压整流电路。
实施例四
本发明还公开了一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生方法，采用实施例三所述除颤仪高压产生电路；
并且，如图4所述，所述主控模块按照以下方式工作：
在所述主控模块上电初始化后，等候由所述除颤仪发送的除颤准备命令，该除颤准备命令一般由除颤仪被按下的除颤准备按键触发；
当所述主控模块接收到除颤准备命令时，通过所述供电电源检测电路检测所述供电电源的供电方式以及对应的供电容量，并依据由所述除颤仪发送的除颤能量设置指令和检测到的供电容量，设置除颤电压设置值Vset和充电电流设置值Iset；并且，所述主控模块分别将除颤电压设置值Vset和充电电流设置值Iset输出给所述电压反馈通道和电流反馈通道，并控制所述LLC谐振控制模块启动工作，以驱动所述LLC谐振变换电路为储能电容C1充电；
在所述LLC谐振控制模块启动工作时，所述主控模块通过所述电压反馈通道(也即通过高压检测电路)持续检测所述储能电容C1的实时电压，并且，判断所述储能电容C1的实时电压是否达到所述除颤电压设置值Vset(也即达到除颤仪的除颤要求)，如果判断结果为否，则保持所述LLC谐振控制模块启动工作，如果判断结果为是，则控制所述LLC谐振控制模块停止工作，以降低功耗；
在控制所述LLC谐振控制模块停止工作后，开始等待时间计时；如果计时未达到预设的等待时间(一般设置为30s)，则所述主控模块通过所述电压反馈通道(也即通过高压检测电路)持续检测所述储能电容C1的实时电压，并在所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的偏差超过预设的偏差允许范围时，控制所述LLC谐振控制模块再次启动工作；如果计时已达到预设的等待时间，则所述主控模块控制所述泄放电路对所述储能电容C1进行放电，并再次初始化，重新等候由所述除颤仪发送的除颤准备命令。
从而，本发明的除颤仪高压产生方法，具有储能电容C1充电速度快、所用功率器件较少、功耗低和电磁干扰小等的优点。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，包括：供电电源、LLC谐振变换电路、LLC谐振控制模块和储能电容C1；所述供电电源通过LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，所述LLC谐振控制模块用于控制所述LLC谐振变换电路；
其特征在于：
所述储能电容C1通过接口HV_OUT连接除颤仪，以用于为除颤仪提供除颤电压；
所述LLC谐振控制模块具有RFmin端，所述LLC谐振控制模块控制LLC谐振变换电路的工作频率跟随所述RFmin端的输入电压同向变化；
所述除颤仪高压产生电路还包括电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器；所述电流反馈通道和电压反馈通道分别以电压信号形式输出电流反馈信号VI和电压反馈信号VV，所述非线性加法器将电流反馈信号VI和电压反馈信号VV中的较小者输入所述RFmin端；其中，所述电流反馈信号VI表征所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流与充电电流设置值Iset的差值，所述电压反馈信号VV表征所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的差值。
2.根据权利要求1所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述电流反馈通道由充电电流检测电路、运算放大器U1和电流校正电路组成，所述运算放大器U1的同相输入端输入充电电流设置值Iset，所述充电电流检测电路检测所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流并将充电电流检测结果经阻抗IFB反馈输入至运算放大器U1的反相输入端，所述电流校正电路连接在所述运算放大器U1的输出端与反相输入端之间。
3.根据权利要求2所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述电压反馈通道由高压检测电路、运算放大器U2和电压校正电路组成，所述运算放大器U2的同相输入端输入除颤电压设置值Vset，所述高压检测电路检测所述储能电容C1的实时电压并将电容电压检测结果经阻抗VFB反馈输入至运算放大器U2的反相输入端，所述电压校正电路连接在所述运算放大器U2的输出端与反相输入端之间。
4.根据权利要求3所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述非线性加法器由二极管D3、二极管D4、电阻R3组成，所述运算放大器U1的输出端连接二极管D4的阴极，所述运算放大器U2的输出端连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阳极、电阻R3的一端均连接所述LLC谐振控制模块的RFmin端，所述电阻R3的另一端连接直流基准电压VREF。
5.根据权利要求1至4任意一项所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述除颤仪高压产生电路还包括主控模块和供电电源检测电路；
所述主控模块能够接收由所述除颤仪发送的除颤能量设置指令；所述主控模块通过以下公式计算并向所述电压反馈通道输出所述除颤电压设置值Vset：
Figure FDA0003712381510000021
式中，E表示所述除颤能量设置指令所设定的除颤能量值，C表示所述储能电容C1的电容量；
并且，所述主控模块能够通过所述供电电源检测电路检测所述供电电源的供电方式以及对应的供电容量，所述主控模块将按照供电电源的供电容量所允许的最大电流设置为所述充电电流设置值Iset并向所述电流反馈通道输出。
6.根据权利要求5所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述供电电源的供电方式为市电与电池一起供电、电池独立供电和市电独立供电该三种供电方式之一；所述供电电源通过开关电源为所述主控模块和LLC谐振控制模块提供工作电源。
7.根据权利要求5所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述除颤仪高压产生电路还包括泄放电路；所述主控模块能够控制所述泄放电路对所述储能电容C1进行放电；并且，所述主控模块能够控制所述LLC谐振控制模块启动工作或停止工作；所述主控模块能够通过所述电压反馈通道检测所述储能电容C1的实时电压。
8.根据权利要求7所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述泄放电路包括：所述储能电容C1的一端接地，另一端通过电阻R1连接IGBT管的C极，所述IGBT管的E极接地，所述IGBT管的G极通过触发电路连接所述主控模块的泄放控制端口，所述主控模块能够通过触发电路控制所述IGBT管导通。
9.根据权利要求7所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述LLC谐振控制模块采用型号为L6599的控制芯片，所述控制芯片的DIS端口连接所述主控模块的使能控制端口，所述控制芯片的VCC端口由所述供电电源通过开关电源提供工作电源，所述控制芯片的VBOOT端口连接电容C7的一端，所述电容C7的另一端和控制芯片的OUT端口均连接所述LLC谐振变换电路中组成半桥或全桥的场效应管MOS1和场效应管MOS2的连接点，所述控制芯片的HVG端口和LVG端口分别连接所述场效应管MOS1的栅极和场效应管MOS2的栅极，所述LLC谐振变换电路中谐振电容C3和谐振电感的连接点连接电容C4的一端，所述电容C4的另一端通过电阻R2连接信号地端，所述控制芯片的ISEN端口连接所述电容C4和电阻R2的连接点。
10.一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生方法，其特征在于：采用权利要求7所述除颤仪高压产生电路；
并且，所述主控模块按照以下方式工作：
在所述主控模块上电初始化后，等候由所述除颤仪发送的除颤准备命令；
当所述主控模块接收到除颤准备命令时，通过所述供电电源检测电路检测所述供电电源的供电方式以及对应的供电容量，并依据由所述除颤仪发送的除颤能量设置指令和检测到的供电容量，设置除颤电压设置值Vset和充电电流设置值Iset；并且，所述主控模块分别将除颤电压设置值Vset和充电电流设置值Iset输出给所述电压反馈通道和电流反馈通道，并控制所述LLC谐振控制模块启动工作，以驱动所述LLC谐振变换电路为储能电容C1充电；
在所述LLC谐振控制模块启动工作时，所述主控模块通过所述电压反馈通道持续检测所述储能电容C1的实时电压，并且，判断所述储能电容C1的实时电压是否达到所述除颤电压设置值Vset，如果判断结果为否，则保持所述LLC谐振控制模块启动工作，如果判断结果为是，则控制所述LLC谐振控制模块停止工作；
在控制所述LLC谐振控制模块停止工作后，开始等待时间计时；如果计时未达到预设的等待时间，则所述主控模块通过所述电压反馈通道持续检测所述储能电容C1的实时电压，并在所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的偏差超过预设的偏差允许范围时，控制所述LLC谐振控制模块再次启动工作；如果计时已达到预设的等待时间，则所述主控模块控制所述泄放电路对所述储能电容C1进行放电，并再次初始化，重新等候由所述除颤仪发送的除颤准备命令。
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