CN201122849Y - 监护仪内部dc-dc单元的动态监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种监护仪内部DC－DC单元的动态监控装置，包括：主控制部，接收来自电池组及电源切换部的检测信号，向电源切换部发送控制信号；电源切换部，对电池组供电状况进行检测，在主控制部的控制下对外接直流电源及电池组进行切换，为监护仪内部各部件提供工作电压，将电池充/放电信号输出给DC－DC电池充/放电监控部；DC－DC电池充/放电监控部，接收电源切换部的信号对电池组充/放电操作进行监测，同时采集电池组的检测信号输出给主控制部。本实用新型采用合理的DC－DC充放电管理方案对监护仪内部电源实施有效的管理，成本低，兼容性好，具有良好的纹波、噪声特性，快速的瞬态响应，可最大限度的满足使用需求，实现外部电源与内部电池供电的自动切换。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监护仪内部电源的监控装置，具体地说是一种监护仪内部DC-DC单元的动态监控装置。
背景技术
医用监护仪是监测人体血压、血氧饱和度、心电、体温、呼吸、心率/脉搏等生理参数的医用仪器，监护仪内部各工作单元对电压、电流的要求各不相同，使用专用的锂电池充电管理芯片成本较高而且兼容性不好(一般不能兼容对一节或多节锂电池充电)，虽然具备各种保护，但是电池当前的充、放电流，电池温度等信息不对用户开放，若想了解电池的这些信息需要另外增加检测电路，无形中又增加了成本。这些信息对于及时了解锂电池的当前状态很重要，因此就需要合理、实时的电源管理，如果不能实施有效的电源管理就会造成整机功耗过大，温度升高，电池充放电不能提供及时、有效的保障机制，严重时甚至影响仪器的性能和使用寿命。
实用新型内容
针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种控制灵活、兼容性好的监护仪内部DC-DC单元的动态监控装置。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：
包括主控制部，接收来自电池组及电源切换部的检测信号，向电源切换部发送控制信号；电源切换部，对电池组供电状况进行检测，在主控制部的控制下对外接直流电源及电池组进行切换，为监护仪内部各部件提供工作电压，将电池充/放电信号输出给DC-DC电池充/放电监控部；DC-DC电池充/放电监控部，接收电源切换部的信号对电池组充/放电操作进行监测，同时采集电池组的检测信号输出给主控制部。
所述DC-DC电池充/放电监控部包括：DC-DC单元，接收电源切换部的电池充/放电信号，输出端经充/放电电流检测电路与电池组的正极相连；充/放电电流检测电路，设于DC-DC单元与电池组的正极之间，检测电池组的充/放电电流并输出至主控制部，同时为电源切换部提供电池组供电状况信号；充/放电电压检测电路，包括分压电阻及电压跟随器，其中分压电阻连接于电池组的正极，分压后的电压信号经电压跟随器输出至主控制部；充/放电温度检测电路，具有热敏电阻，设于电池组内部，该热敏电阻的输出信号接至主控制部；所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻；所述电源切换部通过其内部的比较器将外部电源与电池组的分压进行比较，自动识别外部电源的开启与关闭，对外部电源与电池组的供电进行切换以及在监护仪关机状态下的充电唤醒。
本实用新型的具有以下有益效果及优点：
1.对监护仪内部电源实施有效的管理。本实用新型采用通过充/放电电流检测电路检测充/放电流，利用热敏电阻检测电池的当前温度，采用合理的DC-DC充放电管理方案，为电池组提供的过充、过放、过压、过热、短路等各种保护机制及自动恢复能力，可实现电压曲线与电量曲线的实时监测将最大充电电流限制在合理的范围内，通过主控制部对上述各检测信号进行处理，实时动态的监测当前的电池状态，实现了对电源充/放电的有效管理。
2.成本低，兼容性好。本实用新型解决了专用充电芯片成本相对较高，控制不灵活的问题，而且有很好的兼容性。
3.管理功耗低，功能强。本实用新型的DC-DC电池充/放电监控部采用高效率的DC-DC芯片，工作效率在90％以上，具有良好的纹波、噪声特性，快速的瞬态响应，可最大限度的满足使用需求；主控制部通过控制电路完成以上电路的协同工作及关电待机状态下的低功耗管理，电源切换部利用外部电源与电池的分压进行比较，采用MCU及数字电路控制其供电的优先级，快速准确的响应当前的电源信息，具有充电自动唤醒功能，实现外部电源与内部电池供电的自动切换。
附图说明
图1为本实用新型原理框图；
图2为本实用新型的控制流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例以锂电池组为例对监护仪内部DC-DC单元的动态监控装置进行说明。
本实用新型包括主控制部、电源切换部以及DC-DC电池充/放电监控部三个部分，其中主控制部接收来自电池组及电源切换部的检测信号，向电源切换部发送控制信号；电源切换部负责对电池组供电状况进行检测，在主控制部的控制下对外接直流电源及电池组进行切换，为监护仪内部各部件提供工作电压，将电池充/放电信号输出给DC-DC电池充/放电监控部；DC-DC电池充/放电监控部，接收电源切换部的信号对电池组充/放电操作进行监测，同时采集电池组的检测信号输出给主控制部。
上述DC-DC电池充/放电监控部由DC-DC单元、充/放电电流检测电路、充/放电电压检测电路以及充/放电温度检测电路组成，其中DC-DC单元接收电源切换部的电池充/放电信号，输出端经充/放电电流检测电路与电池组的正极相连；充/放电电流检测电路设于DC-DC单元与电池组的正极之间，检测电池组的充/放电电流并输出至主控制部，同时为电源切换部提供电池组供电状况信号；充/放电电压检测电路包括分压电阻及电压跟随器，其中分压电阻连接于电池组的正极，分压后的电压信号经电压跟随器输出至主控制部；充/放电温度检测电路具有热敏电阻，设于电池组内部，该热敏电阻的输出信号接至主控制部。
本实施例中，主控制部采用单片机(MCU)作为控制核心对锂电池组的整个充放电过程进行实时监测。
如图2所示，本实用新型的监控过程如下：
利用电流检测传感器(本实施例为ZXCT1021芯片)将锂电池组的充/放电电流信号转换为电压信号，经过MCU自带的A/D转换器将其转化为数字量后再交由MCU处理。当检测到的充/放电电流超过所设定的范围时立即进入过流保护状态，停止充电。
充/放电电压检测电路将锂电池组的充/放电电压信号通过分压电阻分压后再经过电压跟随器利用MCU自带的A/D转换器，将其转换为数字量后再交由MCU处理。当检测到的充电电压高于充电正常值时则处于过充状态，立即停止充电；当检测到的放电电压低于放电正常值时则处于过放状态，立即强制关机，停止电池工作。
锂电池组的温度由设于该锂电池组内部的热敏电阻(本实施例采用NTC负温度系数热敏电阻)检测。当锂电池组内部温度升高时，负温度系数热敏电阻的阻值降低，利用另一个恒值电阻分压，可得到不同温度下对应的电压值，利用MCU自带的A/D转换器转换为数字量后再交由MCU处理。当检测到锂电池组的温度高于正常值时立即进入过热保护状态，暂停充电；当温度恢复后重新进入充电状态。
本实用新型的电源切换部分通过其内部的比较器将外部电源与电池组的分压进行比较，可自动识别外部电源的开启与关闭，采用MCU及数字电路控制其供电的优先级，快速准确的响应当前的电源信息，实现外部电源与电池的供电切换以及在关机状态下的充电唤醒；
DC-DC单元为采用高效率的LM25010型DC-DC电池充/放电管理芯片，将锂电池组的充电分为恒流、恒压、涓流充电三个阶段。首先为恒流充电阶段，DC-DC电池充/放电管理芯片以最大供电电流1A对锂电池进行充电，充电电流超过1A时芯片自动保护，降低输出电压，将电流维持在1A，利用DC-DC电池充/放电管理芯片的这个特性工作在恒流充电阶段；当电压上升到一定程度后，电流减小，充电电压上升至标准的充电电压，进入恒压充电阶段，此时充电电压为锂电池满电量时的标准电压。当电压接近标准的满量程电压时转为小电流的涓流充电，再经一段时间后电池充满。涓流充电对电池很重要，它可保证电池电量尽可能充满。
本实用新型通过检测电池的实时电压、电流、温度，针对不同的状态进行相应处理。在程序中模拟电池电压及电量的充放电曲线从而估算出当前电量。
LM25010型DC-DC电池充/放电管理芯片具有良好的纹波、噪声特性，快速的瞬态响应，可以最大限度的满足使用需求。
Claims (4)
1.一种监护仪内部DC-DC单元的动态监控装置，其特征在于包括：
主控制部，接收来自电池组及电源切换部的检测信号，向电源切换部发送控制信号；
电源切换部，对电池组供电状况进行检测，在主控制部的控制下对外接直流电源及电池组进行切换，为监护仪内部各部件提供工作电压，将电池充/放电信号输出给DC-DC电池充/放电监控部；
DC-DC电池充/放电监控部，接收电源切换部的信号对电池组充/放电操作进行监测，同时采集电池组的检测信号输出给主控制部。
2.按权利要求1所述的监护仪内部DC-DC单元的动态监控装置，其特征在于：所述DC-DC电池充/放电监控部包括：
DC-DC单元，接收电源切换部的电池充/放电信号，输出端经充/放电电流检测电路与电池组的正极相连；
充/放电电流检测电路，设于DC-DC单元与电池组的正极之间，检测电池组的充/放电电流并输出至主控制部，同时为电源切换部提供电池组供电状况信号；
充/放电电压检测电路，包括分压电阻及电压跟随器，其中分压电阻连接于电池组的正极，分压后的电压信号经电压跟随器输出至主控制部；
充/放电温度检测电路，具有热敏电阻，设于电池组内部，该热敏电阻的输出信号接至主控制部。
3.按权利要求2所述的监护仪内部DC-DC单元的动态监控装置，其特征在于：所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
4.按权利要求1所述的监护仪内部DC-DC单元的动态监控装置，其特征在于：所述电源切换部通过其内部的比较器将外部电源与电池组的分压进行比较，自动识别外部电源的开启与关闭，对外部电源与电池组的供电进行切换以及在监护仪关机状态下的充电唤醒。
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