CN204707028U - 交直流自适应电路及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种交直流自适应电路及医疗设备，该电路包括电源输入电路，还包括接收电源输入电路输出的电压的电源类型切换电路，电源类型切换电路包括电容降压电路、接收电容降压电路输出电压的第一直流继电器，第一直流继电器的常闭端向直流电源输出端输出电压，直流电源输出端向斩波模块输出电压，第一直流继电器的常开端与交流电源输出端连接，交流电源输出端向AC/DC模块输出电压。该医疗设备包括用电设备以及上述的交直流自适应电路。本实用新型的交直流自适应电路结构简单，且体积较小，便于医疗设备的携带，有利于医疗设备在野外工作。

Description

交直流自适应电路及医疗设备

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其是涉及一种能够自适应使用直流电或者交流电的医疗设备以及该医疗设备的交直流自适应电路。

背景技术

现在的医疗设备一般使用单一类型的电源供电输入，如220伏的交流电源供电输入或者110伏的交流电源输入，或者采用48伏直流电源供电输入或者36伏直流电源供电输入，又或者使用内部电池供电设备，但内部的电池供电设备在使用前需进行充电或更换电池。

然而，现有的医疗设备的供电方式在使用场合上容易受限制，如使用交流电源输入的医疗设备，其仅适用于某一特定的电源电网中，如医院的公共供电网。一旦医疗设备在不具备特定公共供电网的远郊野外使用，如医疗设备进行紧急抢救的情况下，通常由于没有合适的电源供电而导致医疗设备无法正常使用，最终导致无法对病人进行紧急抢救。

如医疗设备使用电池等内部电池供电，则导致医疗设备不易携带。若设备使用功率较大的功能部件，如电机等，由于体积大，往往不便于运输与携带。此外，如医疗设备连续治疗的时间较长，如2小时以上，为医疗设备的正常工作提供供电的电池容量则需很大，电池的重量通常重达几十公斤，导致医疗设备体积大且笨重，难以搬动、携带，不适用于野外的紧急抢救和救护车应用。

不间断电源系统虽然可在一定的程度上解决医疗设备的使用场合局限性，但受限于电池的制造技术和不间断电源系统的体积，依然无法解决不易携带的问题，特别是不间断电源系统是独立的产品或系统的情况下。

除不间断电源系统技术外，人们通过一种交直流自适应电路实现产品的交流和直流电源的兼容输入，如公告号为CN202889180U的中国实用新型专利所揭示的一种交流和直流自适应输入电路，该电路可以接收直流电源或者交流电源，并设有两个斩波模块（DC-DC模块），通过电路根据输入的电压值来选择使用哪一个斩波模块输出直流电源。

现有的交流与直流自适应电路存在以下技术问题：首先，对输入电源电压的要求提出了限制，特别是直流输入电压的范围，需要在77伏至137.5伏之间。由于现有的汽车直流供电电压或市面直流蓄电池提供的电压一般为48伏以下，因此，在没有交流电源输入的条件下，现有的技术很难应用于野外急救或电源不足的场合进行产品供电。其次，现在的交直流自适应电路的结构较为复杂，实现交流与直流自适应功能所需的部件大多采用非常用规格，导致自适应电路的制造成本较高。最后，现有技术的自适应电路安全性较低，现有技术由于在切换电路中采用桥堆对交流电源输入电源进行整流滤波进行交流-直流变换后再进行切换，因此，切换电路中就不可避免的存在300伏左右的工作高压，除了对元器件承受电压的能力提出高要求外，也增加器件故障的概率。当产品出现电源故障时，所产生的高电压将对使用人员和维护人员产生被电击的危险。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种电路结构简单且体积小，能适用包括但不限于现有的汽车直流供电电压或市面直流蓄电池提供的电压的交直流自适应电路。

本实用新型的另一目的是提供一种交直流自适应电路的制造成本低且安全性能高的医疗设备。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的交直流自适应电路包括电源输入电路，还包括接收电源输入电路输出的电压的电源类型切换电路，电源类型切换电路包括电容降压电路、接收电容降压电路输出电压的第一直流继电器，第一直流继电器的常闭端向直流电源输出端输出电压，直流电源输出端向斩波模块输出电压，第一直流继电器的常开端与交流电源输出端连接，交流电源输出端向AC/DC模块输出电压。

由上述方案可见，在自适应电路接收交流电时，交流电经过电容降压电路后输出至第一直流继电器，第一直流继电器接收到直流电后动作，通过常开端向交流电源输出端输出交流电，交流电通过AC/DC模块变为直流电后输出至医疗设备的用电设备。在自适应电路接收直流电时，直流电不能通过降压电容，电容降压电路无直流电输出，第一直流继电器不动作，其常闭端向直流电源输出端输出直流电，并由斩波模块输出直流电至用电设备。

由于交直流自适应电路采用常规的电气元件，并且电路结构简单，不需要使用体积较大的电池，能够适用于不同的环境。并且由于常规的直流继电器一般可采用48V及以下直流电压，因此，电路适用于包括但不限于现有的汽车直流供电电压或市面直流蓄电池提供的电压。并且，电路的体积较小，便于产品携带与运输，制作成本较低。此外，由于电源类型切换电路使用第一直流继电器实现交流电与直流电输出的切换，可以避免在电源类型切换时产生的高压，安全性能大大提高。

一个优选的方案是，第一直流继电器常闭端与直流电源输出端之间连接有交流继电器，直流电源输出端连接至交流继电器的常闭端。

由此可见，在交直流自适应电路接收交流电源时，交流继电器动作，即断开常闭端的连接，从而确保直流电源输出端断开，对直流电源的断开起双重保护的作用。

进一步的方案是，直流电源输出端与斩波模块之间还设有电源极性切换电路，电源极性切换电路包括并联连接的第二直流继电器以及第三直流继电器，第二直流继电器的电源端与直流电源输出端两个端子的连接极性跟第三直流继电器的电源端与直流电源输出端两个端子的连接极性相反，第二直流继电器的常开端与斩波模块输入端的连接极性跟第三直流继电器的常开端与斩波模块输入端的连接极性相同。

可见，不管直流电源输出端的两个端子的连接的是正极还是负极，电源极性切换电路分别通过第二直流继电器与第三直流继电器来控制斩波模块的正极端子接收正向直流电压，斩波模块的负极端子接收负向直流电压，因此避免直流插座反插时导致电路损坏的问题。

进一步的方案是，电容降压电路包括至少一个稳压二极管。

更进一步的方案是，直流电源输出端与第二直流继电器之间设有浪涌保护电路，浪涌保护电路包括至少一个扼流电感。

更进一步的方案是，直流电源输出端与扼流电感之间串联有至少一个热敏电阻。

由此可见，在交流电切换至直流电的过程中，浪涌保护电路能够避免斩波模块接收的电流过高，进而避免对第二直流继电器、第三直流继电器以及斩波模块造成损坏。

更进一步的方案是，扼流电感的数量为二个，二个扼流电感之间串联有压敏电阻。

可见，在交流电切换至直流电的过程中，一旦直流电源输出端的两个端子之间的电压过高，压敏电阻的电阻随之降低，热敏电阻的电阻随之增加，从而避免施加在第二直流继电器、第三直流继电器的电压过高，流经第二直流继电器、第三直流继电器的电流过高。

为实现上述的另一目的，本实用新型提供的医疗设备具有用电设备以及前述的交直流自适应电路，交直流自适应电路的AC/DC模块及斩波模块的输出端均连接至用电设备并向用电设备供电。

由上述方案可见，医疗设备使用前述的交直流自适应电路后可以方便地接收直流电源或者交流电源，并且能够将接收的交流电源或者直流电源转换成合适直流电源输出至用电设备。由于交直流自适应电路使用的都是常见的电气元件，体积小，生产成本低，且直流电与交流电切换过程中不易产生高压，可以避免安全事故的发生。

附图说明

图1是本实用新型交直流自适应电路第一实施例的电原理框图。

图2是本实用新型交直流自适应电路第一实施例中电源输入电路以及电源类型切换电路的电原理图。

图3是本实用新型交直流自适应电路第一实施例中电源极性切换电路、AC/DC模块以及斩波模块的电原理图。

图4是本实用新型交直流自适应电路第一实施例中直流电源线的电原理图。

图5是本实用新型交直流自适应电路第二实施例中电源输入电路以及电源类型切换电路的电原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实用新型的医疗设备为有源医疗设备，即使用交流电源或者直流电源的医疗设备，医疗设备内具有用电设备，如电机等。此外，医疗设备还设有交直流自适应电路，交直流自适应电路将接收的直流电源或者交流电源转换成合适的直流电源输出，并且不管直流电源的正极与负极如何，均能确保输出的直流电源的极性与用电设备接收的极性不变。

第一实施例：

参见图1，本实施例的交直流自适应电路包括电源输入电路10、电源类型切换电路11、AC/DC模块U2、电源极性切换电路13以及斩波模块U3，AC/DC模块U2以及斩波模块U3向医疗设备的用电设备15输出直流电源供用电设备15使用。

从图1可见，电源输入电路10接收电源后输出至电源类型切换电路11，电源输入电路10可以接收直流电源或者交流电源，电源类型切换电路11根据电源输入电路10所接收的电源类型选择将电流输出至AC/DC模块U2或者电源极性切换电路13，例如，电源类型切换电路11接收到交流电源时，将交流电源输出至AC/DC模块U2，AC/DC模块U2将交流电源转换成直流电源后输出。如电源类型切换电路11接收到直流电源时，将直流电源输出至电源极性切换电路13，并经过斩波模块U3转换成合适的直流电源输出至用电设备15。因此，交直流自适应电路可以接收交流电源或者直流电源，且均能转换成合适的直流电源并供用电设备15使用。

参见图2，本实施例的电源输入电路10包括电源插座J1以及两个保险管F1、F2，电源插座J1可以接收直流电源或者交流电源，并经过保险管F1、F2输出至后级的电源类型切换电路11。

电源类型切换电路11包括作为降压电容的高压电容C1、电解电容C2、瓷片电容C3、整流桥堆B1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D1、第一直流继电器U1以及交流继电器U5，其中高压电容C1与电阻R2并联，后级连接至作为整流电路的整流桥堆B1上，整流桥堆B1为四个二极管组成的整流桥。高压电容C1、电阻R2、整流桥堆B1、稳压二极管D1、电解电容C2、瓷片电容C3构成电容降压电路。电阻R4作为限流电阻设置在电容降压电路与第一直流继电器U1之间，避免流经第一直流继电器U1的电流过大而对第一直流继电器U1造成损坏。第一直流继电器U1的电源端，即第1脚和第16脚分别连接在电阻R4的一端以及瓷片电容C3的一端。

第一直流继电器U1的6脚以及第11脚为常闭端，其分别连接至交流继电器U5的第3脚和第4脚，第一直流继电器U1的第8脚和第9脚为常开端，分别连接至交流电源输出端16、17。交流继电器U5的第5脚和第6脚分别是常闭端，分别连接至直流电源输出端18、19。

参见图3，AC/DC模块U2分别与交流电源输出端16、17连接，并接收交流电源输出端16、17输出的电源。此外，AC/DC模块U2的输出端通过二极管D4向用电设备15输出直流电源，二极管D4的阳极连接至AC/DC模块U2的输出端，阴极与用电设备15连接。

斩波模块U3接收直流电源，并且将直流电源转换成合适的直流电源输出，如对直流电源进行升压或者降压等。斩波模块U3的输出端设置有二极管D3，二极管D3的阳极连接至斩波模块U3的一个输出端，阴极与用电设备15连接。

在直流电源输出端18、19以及斩波电路U3之间设有电源极性切换电路13，电源极性切换电路13包括电容C4、热敏电阻RT1、扼流电感L1和L2、压敏电阻RV、二极管D5、二极管D7、二极管D8、电阻R1、电阻R5、第二直流继电器U4和第三直流继电器U6，电容C4串联在直流电源输出端18、19之间，且电容C4、热敏电阻RT1、扼流电感L1和L2、压敏电阻RV构成浪涌保护电路，用于避免第一直流继电器U1在交流电源输入的瞬间没有及时触发执行切换动作时交流电源产生的瞬间高压对电源极性切换电路13产生的损坏。从图3可见，压敏电阻RV串联在两个扼流电感L1和L2之间，在压敏电阻RV两端的电压增大时压敏电阻RV的电阻随之变小,从而实现对瞬间的浪涌电压的吸收。压敏电阻RV电阻变小，引起流过扼流电感L1、扼流电感L2和热敏电阻RT1的瞬间电流变大，热敏电阻RT1的电阻随之变大，阻碍浪涌电流的流过。通过浪涌保护电路对浪涌电流的阻碍和对浪涌电压的吸收，从而避免后级电路的电流过大和电压过高。

二极管D7的阳极与扼流电感L1的一端连接，阴极通过电阻R1连接至第二直流继电器U4的第1脚，第二直流继电器U4的第6脚和第11脚为常闭端，第8脚和第9脚为常开端，常开端分别连接至斩波模块U3的正极端子以及负极端子。

二极管D8的阳极与扼流电感L2的一端连接，阴极通过电阻R5连接至第三直流继电器U6的第1脚，第三直流继电器U6的第6脚和第11脚为常闭端，第8脚和第9脚为常开端，常开端分别连接至斩波模块U3的正极端子以及负极端子。

二极管D5串联在第二直流继电器U4的常开端和斩波模块U3的正极端子之间，其阳极与第二直流继电器U4的常开端，具体地是第二直流继电器U4的第8脚连接，阴极连接至斩波模块U3的正极端子，用于避免电源极性切换电路13出现故障时，输出错误极性的直流电源电压至后级的斩波模块U3，确保电源极性切换电路13输出电压极性的正确性。

为了向电源插座J1输入电源，本实施例设置直流电源线，参见图4，直流电源线包括一个与电源插座J1配合的电源插头20，还设有两个电源夹子21、22，两个电源夹子21、22分别连接至电源插头的两个脚上。

当电源插座J1输入的交流电源时，交流电源通过高压电容C1、电阻R2的降压、整流桥堆B1的整流以及电容C2、C3的滤波后，并经过电阻R3、稳压二极管D1的稳压后为第一直流继电器U1提供工作电压，第一直流继电器U1处于工作状态，第4脚和第6脚断开且第4脚和第8脚闭合，第一直流继电器U1的第13脚和第11脚断开且第13脚和第9脚闭合。交流电源通过电源插座J1、保险管F1、F2、第一直流继电器U1第4脚和第13脚输出到第一直流继电器U1的第8脚和第9脚后最终输出至交流电源输出端16、17上。

由于输入的电源是交流电源，因此交流继电器U5正常工作，交流继电器U5的第3脚和第5脚断开且第4脚和第6脚断开,切断了电源类型切换电路11与电源极性切换电路13之间的电气连接。这样，通过第一直流继电器U1与交流继电器U5对后级电源极性切换电路的双重切断作用，有效防止交流电源在电源类型切换电路11切换的瞬间对后级的电源极性切换电路13和斩波模块U3造成高压的浪涌冲击伤害。

交流电源通过电源输出端16、17输出至AC/DC模块U2，AC/DC模块U2对交流电源进行整流后输出的直流电流经过二极管D4后输出至用电设备15。

当电源输入电路10接收到的是直流电源时，由于高压电容C1、电阻R2和桥堆B1的阻隔直流电流的作用，第一直流继电器U1的第1脚和第16脚由于无电源供电而处于不工作状态，第一直流继电器U1的第4脚和第6脚处于闭合导通状态，且第4脚和第8脚处于断开状态。同时，第一直流继电器U1的第13脚和第11脚处于闭合导通状态，且第13脚和第9脚处于断开状态。由于电源输入电路10输入是直流电源，交流继电器U5第1脚和第2脚由于没有交流供电而处于常闭状态，交流继电器U5第3脚和第5脚闭合，第4脚和第6脚闭合。直流电源通过电源插座J1、保险管F1和F2、第一直流继电器U1第4脚和第13脚、第一直流继电器U1的第6脚和第11脚、交流继电器U5的第3脚和第4脚输出到交流继电器的第5脚和第6脚，最终向直流电源输出端18、19输出直流电源。

由于直流电源是有极性的，因此需要确保输入至斩波模块U3的直流电源的极性正确，由此设置电源极性切换电路13。当没有直流电源输入时，第二直流继电器U4的第4脚和第6脚接通、第13脚和第11脚接通，并且第4脚和第8脚断开、第13脚和第9脚断开。第三直流继电器U6的第4脚和第6脚接通、第13脚和第11脚接通，并且第4脚和第8脚断开、第13脚和第9脚断开。此时，电源极性切换电路13的E点和F点均处于悬空状态，斩波模块U3没有电压输入。

当输入的直流电源连接到C点的电压极性为正极，并且连接到D点的电压极性为负极时，G点为电压正极，H点为电压负极。此时，直流电源通过热敏电阻RT1、扼流电感L1、二极管D7、电阻R1、第二直流继电器U4、扼流电感L2形成电流回路，第二直流继电器U4上电工作，因此第二直流继电器U4的第4脚和第8脚接通，第13脚和第9脚接通，即电源极性切换电路13中的E点和G点接通，E点输出直流电压的正极性，并且F点和H点接通，F点输出直流电压的负极性。由于二极管D8具有单向导电性，因此，当H点为电压负极且G点为电压正极时，第三直流继电器U6并无电源通过，处于停止工作状态，第三直流继电器U6的第4脚和第8脚断开且第13脚和第9脚断开，第9脚和第8脚均处于悬空状态，无电压输出。

此时，直流电源经过二极管D5输入至斩波模块U3，斩波模块U3将接收的直流电源转换成合适的直流电源后经二极管D3输出至用电设备15。

当输入的直流电源连接到C点的电压极性为负极，连接到D点的电压极性为正极时，G点为电压负极、H点为电压正极。直流电源通过扼流电感L2、二极管D8、电阻R5、第三直流继电器U6、扼流电感L1、热敏电阻RT1形成电流回路，第三直流继电器U6上电工作，第三直流继电器U6的第4脚和第8脚接通，且第13脚和第9脚接通，即电源极性切换电路13中的E点和H点接通，E点输出直流电压的正极性，并且F点和G点接通，F点输出直流电压的负极性。由于二极管D7具有单向导电性，因此，当G点为电压负极、H点为电压正极时，第二直流继电器U4并无电源通过，处于停止工作状态，第二直流继电器U4的第4脚和第8脚断开，且第13脚和第9脚断开，第9脚和第8脚均处于悬空状态，无电压输出。

此时，直流电源经过二极管D5输入至斩波模块U3，斩波模块U3将接收的直流电源转换成合适的直流电源后经二极管D3输出至用电设备15。

可见，第二直流继电器U4的电源端，即第1脚和第16脚，与直流电源输出端的两个端子18、19的连接极性跟第三直流继电器U6的电源端，即第1脚和第16脚与直流电源输出端两个端子的连接极性相反，第二直流继电器U4的常开端，即第8脚和第9脚，与斩波模块U3输入端的连接极性跟第三直流继电器U6的常开端，即第8脚和第9脚，与斩波模块U3输入端的连接极性相同。这样，通过第二直流继电器U4与第三直流继电器U6的交替工作，实现输入直流电源极性的自动识别和切换，并输出正确极性的直流电源至后级的斩波模块U3。

第二实施例：

本实施例的交直流自适应电路包括电源输入电路、电源类型切换电路、AC/DC模块、电源极性切换电路以及斩波模块，本实施例只有电源类型切换电路与第一实施例不相同，下面主要对电源类型切换电路进行描述，其他电路的结构不再赘述。

参见图5，本实施例的电源输入电路包括电源插座J11、电源开关S1以及两个保险管F11、F12，电源插座J11可以接收直流电源或者交流电源，并经过电源开关S1以及保险管F11、F12输出至后级的电源类型切换电路。

电源类型切换电路包括作为降压电容的高压电容C11、电解电容C12、瓷片电容C13、整流桥堆B11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、稳压二极管D11以及直流继电器U11。其中高压电容C11与电阻R12并联，并连接至整流桥堆B11上，高压电容C11、电阻R12、整流桥堆B11、稳压二极管D11、电解电容C12、瓷片电容C13构成电容降压电路。直流继电器U11的电源端，即第1脚和第16脚分别连接在电阻R14的一端以及瓷片电容C13的一端。

直流继电器U11的6脚以及第11脚为常闭端，其分别连接至直流电源输出端26、27，直流继电器U11的第8脚和第9脚为常开端，分别连接至交流电源输出端26、27。可见，相比于第一实施例，本实施例的电源极性切换电路省去使用交流继电器，可以简化交直流自适应电路，也降低医疗设备的生产成本。

本实用新型的交直流自适应电路可以接收直流电或者交流电，并且接收的电压范围较大，适应世界上大部分国家的公共电压标准。由于交直流自适应电路结构简单，并且使用的都是标准的元器件，体积小，便于携带，且生产成本低。同时，适用于现有的汽车直流供电电压或市面直流蓄电池提供的电压。此外，由于交直流自适应电路设置多重保护电路，避免向用电设备输出过高的电压或者过大的电流，使用安全性高。

当然，上述实施例仅是本实用新型的优选的方案，实际应用时还可以有更多的变化，例如，第一实施例中，电源插座与保险管之间设置电源开关；或者，整流电路使用半桥整流电流替代全桥整流电路；又或者，不设置电源极性切换电路，在电源夹子上标注接入的电源正极与负极,这样的改变也能实现本实用新型的目的。

最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如直流继电器与交流继电器类型的改变、AC/DC模块与斩波模块内部构造的改变等变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.交直流自适应电路，包括

电源输入电路；

其特征在于：

所述交直流自适应电路还包括接收所述电源输入电路输出的电压的电源类型切换电路，所述电源类型切换电路包括电容降压电路、接收所述电容降压电路输出电压的第一直流继电器，所述第一直流继电器的常闭端向直流电源输出端输出电压，所述直流电源输出端向斩波模块输出电压，所述第一直流继电器的常开端与交流电源输出端连接，所述交流电源输出端向AC/DC模块输出电压。

2.根据权利要求1所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述第一直流继电器常闭端与所述直流电源输出端之间连接有交流继电器，所述直流电源输出端连接至所述交流继电器的常闭端。

3.根据权利要求1所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述直流电源输出端与所述斩波模块之间还设有电源极性切换电路，所述电源极性切换电路包括并联连接的第二直流继电器以及第三直流继电器，所述第二直流继电器的电源端与所述直流电源输出端两个端子的连接极性跟所述第三直流继电器的电源端与所述直流电源输出端两个端子的连接极性相反，所述第二直流继电器的常开端与所述斩波模块输入端的连接极性跟所述第三直流继电器的常开端与所述斩波模块输入端的连接极性相同。

4.根据权利要求1所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述电容降压电路包括至少一个稳压二极管。

5.根据权利要求3所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述直流电源输出端与所述第二直流继电器之间设有浪涌保护电路，所述浪涌保护电路包括至少一个扼流电感。

6.根据权利要求5所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述直流电源输出端与所述扼流电感之间串联有至少一个热敏电阻。

7.根据权利要求5所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述扼流电感的数量为二个，二个所述扼流电感之间串联有压敏电阻。

8.根据权利要求3所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述第二直流继电器的常开端与所述斩波模块的正极端子之间串联有二极管，所述二极管的阳极连接至所述第二直流继电器的常开端，所述二极管的阴极连接至所述斩波模块的正极端子。

9.根据权利要求1所述的交直流自适应电路，其特征在于：

所述电源输入电路包括一个电源插座；

所述交直流自适应电路还包括直流电源线，所述直流电源线包括与所述电源插座配合的电源插头，所述电源插头还与二个电源夹子连接。

10.医疗设备，其特征在于：包括

用电设备以及如权利要求1至9任一项所述的交直流自适应电路，所述交直流自适应电路的AC/DC模块及所述斩波模块的输出端均连接至所述用电设备并向所述用电设备供电。