CN205178863U - 一种用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的实施例公开一种用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器。包括:控制电路电源、变压器、开关及开关控制单元,控制电路电源与变压器初级线圈的一侧相连;变压器初级线圈的另一侧与开关的第一端相连;开关的第二端接地,第三端接开关驱动信号;开关控制单元的第一输入端与控制电路电源相连,第二输入端与开关的第二端相连,输出端用于输出开关驱动信号,用于在控制电路电源输出的电压低于预先设置的电压阈值时,输出用于控制开关关断的开关驱动信号。应用本实用新型,可以提高体外除颤器的工作可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗设备技术,尤其涉及一种用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器。
背景技术
心脏猝死(SCD,SuddenCardiacDeath)是心血管疾病的主要死亡原因,占心血管疾病死亡总数的50%以上。造成SCD的原因大部分是在各类心血管病变基础上发生的一时性功能障碍和电生理改变,并引起恶性室性心律失常,例如,室性心动过速(VT,VentricularTachycardia,简称室速)以及心室纤维颤动(VF,VentricularFibrillation,简称室颤)等。研究表明,一旦发生室颤,每延宕一分钟,除颤成功率将下降10%,在室颤发生10分钟之后,除颤成功率几乎为零,因而,在室颤发生时,利用除颤器及时对病人进行电除颤是挽救病人的关键。
心脏电复律最早用于消除室颤,是在短时间内向心脏通以高压强电流,使心肌瞬间同时除极,消除异位性快速心律失常,使之转复为窦性心律的方法,也称之为心脏电除颤。目前,心脏电除颤法临床应用最广泛的是除颤器。除颤器包括体内除颤器以及体外除颤器,由于体外除颤器具有使用方便、能够即时进行除颤,得到了广泛的应用。例如,体外除颤器(AED,AutomatedExternalDefibrillator)在接通电源后,通过按下放电按钮启动放电电路,通过脉冲放电电击人体,可以自动完成心电图自动分析,基于分析结果自动识别室颤和室速,从而及时实施除颤,由于除颤实施早,成功率较高,可提高患者心肺复苏成功率,是在心跳突然停止、发生室颤的情况下,通过电击刺激心脏使其恢复正常状态的便携式医疗器械。
其中,用于充放电的电容值大小为几十到几百微法,最高储存能量可达600焦耳,电压达几千伏,脉冲充放电的时间只有几毫秒到几十毫秒。因而,在电容充放电时,用于为电容充放电的充放电电路以及电源保护电路的稳定性以及安全可靠性显得尤为重要。
图1为现有技术电源保护电路结构示意图。参见图1,该电源保护电路包括:控制电路电源01、变压器02、整流器03、高压电容04以及开关05,其中,
控制电路电源01与变压器02初级线圈的一侧相连;
变压器02初级线圈的另一侧与开关05的第一端相连;
开关05的第二端接地,第三端接开关驱动信号;
变压器02次级线圈的一端与整流器03的第一输入端相连,另一端与整流器03的第二输入端相连;
整流器03的输出端与高压电容04相连。
其中,
控制电路电源01还用于为体外除颤器中其它电路提供工作电压,第一端为源极,第二端为漏极,第三端为栅极。较佳地,开关05为互补金属氧化物半导体管(MOS,MetalOxideSemiconductor)。
由于体外除颤器做为急救设备,需要确保体外除颤器的电源保持良好的性能,以便在紧急状态下随时能实施紧急电击除颤,而开关电源保护电路关系到电源的安全性和可靠性。其中,控制电路电源在体外除颤器中的作用非常重要,需要为体外除颤器中的所有电路提供工作电压,其性能的优劣直接影响体外除颤器的工作性能和工作可靠性。但上述的电源保护电路,由于MOS管的开关速度快,在MOS管导通时,瞬态电流大,由于控制电路电源中存在的内阻,可能导致控制电路电源输出的电压瞬态被拉低,造成开关电源保护电路电压的剧烈波动,导致依靠该控制电路电源的输出电压供电的体外除颤器中其他电路或元器件工作不稳定,甚至出现故障,使得体外除颤器不可用,降低了体外除颤器的工作可靠性。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型实施例提供一种用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器,提高体外除颤器的工作可靠性。
为达到上述目的,本实用新型的实施例采用如下技术方案:
一方面,本实用新型实施例提供一种用于体外除颤器的电源保护电路,该用于体外除颤器的电源保护电路包括:控制电路电源、变压器、开关以及开关控制单元,其中,
控制电路电源与变压器初级线圈的一侧相连;
变压器初级线圈的另一侧与开关的第一端相连;
开关的第二端接地,第三端接开关驱动信号;
开关控制单元的第一输入端与控制电路电源相连,第二输入端与开关的第二端相连,输出端用于输出开关驱动信号,用于在控制电路电源输出的电压低于预先设置的电压阈值时,输出用于控制开关关断的开关驱动信号。
优选地,所述开关控制单元包括:微控制器、单稳态触发器、开关驱动器、或非门、第一比较器、第二比较器、第一分压电阻、第二分压电阻、第三电流采样电阻、第四电流采样电阻,其中,
微控制器的输出端与单稳态触发器的第一输入端相连;
单稳态触发器的第二输入端与或非门的输出端相连,输出端与开关驱动器的输入端相连;
开关驱动器的输出端与开关的第三端相连;
或非门的第一输入端与第一比较器的输出端相连,第二输入端与第二比较器的输出端相连
第二比较器的输入端分别与第一电阻的一端以及第二电阻的一端相连;
第一电阻的一端与控制电路电源相连,第二电阻的另一端接地;
第一比较器的输入端与第四电阻的一端相连;
第四电阻的另一端分别与第三电阻的一端以及开关的第二端相连;
第三电阻的另一端接地。
优选地,所述第二比较器的输入端为反相输入端,所述第二比较器的正相输入端输入预先设置的第二比较器基准电压。
优选地,所述第二比较器基准电压为体外除颤器正常使用所需的最低工作电压值。
优选地,所述单稳态触发器的第二输入端为清零端。
优选地,
在第二比较器输出高电平时,经过或非门输出低电平至单稳态触发器的清零端,在单稳态触发器的清零端为低电平时,单稳态触发器输出低电平,开关驱动器将单稳态触发器输出的低电平转换为低电平的开关驱动信号,控制开关关断。
优选地,所述开关包括:绝缘栅双极型晶体管、互补金属氧化物半导体管、三极管或双极型晶体管。
优选地,所述MOS管包括:P沟道MOS管或N沟道MOS管。
优选地,所述第一端为源极,第二端为漏极,第三端为栅极。
一种体外除颤器,包括前述任一实施例所述的用于体外除颤器的电源保护电路。
本实用新型实施例提供的用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器,通过设置开关控制单元,将开关控制单元的第一输入端与控制电路电源相连,第二输入端与开关的第二端相连,输出端用于输出开关驱动信号,用于在控制电路电源输出的电压低于预先设置的电压阈值时,输出用于控制开关关断的开关驱动信号。这样,由于控制电路电源中存在的内阻,在开关导通,瞬态电流大,可能导致控制电路电源输出的电压瞬态被拉低的情况下,及时关断开关,使得控制电路电源输出的电压不会低于确保体外除颤器正常工作的电压阈值,避免依靠该控制电路电源的输出电压供电的体外除颤器中其他电路或元器件工作不稳定,甚至出现故障,使得体外除颤器不可用的情况发生,提升了体外除颤器的工作可靠性。进而提升了体外除颤器的工作可靠性以及工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例,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它的附图。
图1为现有技术电源保护电路结构示意图;
图2为本实用新型实施例用于体外除颤器的电源保护电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
图2为本实用新型实施例用于体外除颤器的电源保护电路结构示意图。参见图2,该电源保护电路包括:控制电路电源01、变压器02、整流器03、高压电容04、开关05以及开关控制单元06,其中,
控制电路电源01与变压器02初级线圈的一侧相连;
变压器02初级线圈的另一侧与开关05的第一端相连;
开关05的第二端接地,第三端接开关驱动信号;
变压器02次级线圈的一端与整流器03的第一输入端相连,另一端与整流器03的第二输入端相连;
整流器03的输出端与高压电容04相连;
开关控制单元06的第一输入端与控制电路电源01相连,第二输入端与开关05的第二端相连,输出端输出开关驱动信号,用于在控制电路电源01输出的电压低于预先设置的电压阈值时,输出用于控制开关关断的开关驱动信号。
其中,较佳地,开关05包括但不限于:绝缘栅双极型晶体管(IGBT,InsulatedGateBipolarTransistor)、互补金属氧化物半导体管(MOS,MetalOxideSemiconductor)、三极管或双极型晶体管(BJT,BipolarJunctionTransistor)等。其中,MOS管包括但不限于:P沟道MOS管、N沟道MOS管等。
较佳地,第一端为源极(S),第二端为漏极(D),第三端为栅极(G)。
作为一可选实施例,开关控制单元06包括:微控制器61、单稳态触发器62、开关驱动器63、或非门64、第一比较器65、第二比较器66、第一分压电阻67、第二分压电阻68、第三电流采样电阻69以及第四电流采样电阻70,其中,
微控制器61的输出端与单稳态触发器62的第一输入端相连;
单稳态触发器62的第二输入端与或非门64的输出端相连,输出端与开关驱动器63的输入端相连;
开关驱动器63的输出端与开关05的第三端相连;
或非门64的第一输入端与第一比较器65的输出端相连,第二输入端与第二比较器66的输出端相连;
第二比较器66的输入端分别与第一电阻67的一端以及第二电阻68的一端相连;
第一电阻67的一端与控制电路电源01相连,第二电阻68的另一端接地;
第一比较器65的输入端与第四电阻70的一端相连;
第四电阻70的另一端分别与第三电阻69的一端以及开关05的第二端相连;
第三电阻69的另一端接地。
本实用新型实施例中,微控制器61用于产生并输出脉宽调制(PWM,PulseWidthModulation)信号,较佳地,微控制器可依据预先设置的控制策略产生并输出占空比固定或变化可调的PWM信号。
本实用新型实施例中,控制电路电源01还用于为体外除颤器中其它电路提供工作电压,第一分压电阻67、第二分压电阻68、第三电流采样电阻69、第四电流采样电阻70的阻值大小可根据实际需要设置,在此略去详述。
本实用新型实施例中,由于实际的控制电路电源都存在一定的内阻r,该内阻r与一阻值为R的外接负载串联形成电流回路,根据欧姆定律可知,控制电路电源的内阻r越小,输出电流时,经过控制电路电源的压降越小。但在电能的释放过程中,随着内部的化学反应的进行,控制电路电源的内阻r会不断的增加,从而使得控制电路电源对外提供的供电电压下降,导致外部负载可能难以正常工作。由于电源保护电路中的开关导通时间较短,导通的瞬时耗电流较大,当导通一段时间后,由于内部的化学反应的进行,使得控制电路电源的内阻r不断增加,从而将控制电路电源输出的供电电压拉低。对于体外除颤器,当为体外除颤器中所有电路供电的控制电路电源输出的电压低到一定阈值,大概7V以下时,会导致体外除颤器死机等不良现象,造成体外除颤器工作的不稳定或无法工作。
本实用新型实施例中,考虑到影响体外除颤器正常工作的主要因素是控制电路电源的电压不足,针对电压低到一定值时,会导致体外除颤器无法正常使用的情形,即在当控制电路电源输出的(供电)电压低于7V时,造成体外除颤器死机的不良现象,通过设置开关控制单元,在控制电路电源输出的(供电)电压低于7V时,关断开关,从而使得控制电路电源停止输出供电电压(停止放电),实现对电源保护电路的保护,并在控制电路电源输出的(供电)电压高于7V时,重新导通开关,从而维护控制电路电源输出的电压不低于7V,保障体外除颤器的正常工作。
本实用新型实施例中,作为一可选实施例,控制电路电源01的电压经过第一分压电路(第一分压电阻67以及第二分压电阻68)进行分压后,输入第二比较器66的反相输入端,与正相输入端预先设置的第二比较器基准电压进行比较,其中,第二比较器基准电压可以为电压阈值。当第二比较器66的反相输入端的电压低于正相输入端的第二比较器基准电压时,触发第二比较器66输出高电平,当第二比较器66的反相输入端的电压高于正相输入端的第二比较器基准电压时,触发第二比较器66输出低电平。
第二比较器66的输出端与或非门64的第一输入端相连,或非门64的输出端与单稳态触发器62的清零端(第二输入端)相连,在第二比较器66输出高电平时,经过或非门64输出低电平至单稳态触发器62的清零端,在单稳态触发器62的清零端为低电平时,使得单稳态触发器62输出低电平,该情况下,单稳态触发器62输出的低电平与由微控制器61输入的PWM信号无关,通过开关驱动器将低电平转换为开关驱动信号,输出的开关驱动信号也为低电平,从而控制开关05关断,从而使得控制电路电源01停止放电,避免控制电路电源01输出的电压过低导致体外除颤器依靠该控制电路电源01的输出电压供电的元器件运行不正常的情况发生,使得体外除颤器不稳定。这样,当控制电路电源01的电压低于预先设置的电压阈值(第二比较器基准电压,例如,7V)时,触发开关05关断,从而使得控制电路电源01停止放电,该电源保护电路可以保护电源电压不被拉到低于预先设置的电压阈值以下,进而影响体外除颤器的正常使用。
本实用新型实施例中,第一比较器65为可选,其设置的用于进行比较的参考电压可根据实际需要确定。也就是说,本实用新型实施例的电源保护电路可以不包括第一比较器65、第三电阻69以及第四电阻70。
较佳地,电压阈值为体外除颤器正常使用所需的最低工作电压值。
本实用新型实施例中,或非门是具有多端输入和单端输出的门电路。当任一多端的输入端为高电平(逻辑“1”)时,输出就是低电平(逻辑“0”);只有当所有输入端都是低电平(逻辑“0”)时,输出才是高电平(逻辑“1”)。利用该方式,可以有效避免体外除颤器死机等不良现象的发生,完善了电源保护电路部分的设计,保护了控制电路电源,提升了电源的安全性和可靠性,保证了体外除颤器的工作质量。
由上述可见,本实用新型实施例用于体外除颤器的电源保护电路,通过设置开关控制单元,将开关控制单元的第一输入端与控制电路电源相连,第二输入端与开关的第二端相连,输出端用于输出开关驱动信号,用于在控制电路电源输出的电压低于预先设置的电压阈值时,输出用于控制开关关断的开关驱动信号。这样,由于控制电路电源中存在的内阻,在开关导通,瞬态电流大,可能导致控制电路电源输出的电压瞬态被拉低的情况下,及时关断开关,使得控制电路电源输出的电压不会低于确保体外除颤器正常工作的电压阈值,避免依靠该控制电路电源的输出电压供电的体外除颤器中其他电路或元器件工作不稳定,甚至出现故障,使得体外除颤器不可用的情况发生,提升了体外除颤器的工作可靠性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory,RAM)等。
以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,该用于体外除颤器的电源保护电路包括:控制电路电源、变压器、开关以及开关控制单元,其中,
控制电路电源与变压器初级线圈的一侧相连;
变压器初级线圈的另一侧与开关的第一端相连;
开关的第二端接地,第三端接开关驱动信号;
开关控制单元的第一输入端与控制电路电源相连,第二输入端与开关的第二端相连,输出端用于输出开关驱动信号,用于在控制电路电源输出的电压低于预先设置的电压阈值时,输出用于控制开关关断的开关驱动信号。
2.根据权利要求1所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,所述开关控制单元包括:微控制器、单稳态触发器、开关驱动器、或非门、第一比较器、第二比较器、第一分压电阻、第二分压电阻、第三电流采样电阻、第四电流采样电阻,其中,
微控制器的输出端与单稳态触发器的第一输入端相连;
单稳态触发器的第二输入端与或非门的输出端相连,输出端与开关驱动器的输入端相连;
开关驱动器的输出端与开关的第三端相连;
或非门的第一输入端与第一比较器的输出端相连,第二输入端与第二比较器的输出端相连
第二比较器的输入端分别与第一电阻的一端以及第二电阻的一端相连;
第一电阻的一端与控制电路电源相连,第二电阻的另一端接地;
第一比较器的输入端与第四电阻的一端相连;
第四电阻的另一端分别与第三电阻的一端以及开关的第二端相连;
第三电阻的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,所述第二比较器的输入端为反相输入端,所述第二比较器的正相输入端输入预先设置的第二比较器基准电压。
4.根据权利要求3所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,所述第二比较器基准电压为体外除颤器正常使用所需的最低工作电压值。
5.根据权利要求2所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,所述单稳态触发器的第二输入端为清零端。
6.根据权利要求5所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,
在第二比较器输出高电平时,经过或非门输出低电平至单稳态触发器的清零端,在单稳态触发器的清零端为低电平时,单稳态触发器输出低电平,开关驱动器将单稳态触发器输出的低电平转换为低电平的开关驱动信号,控制开关关断。
7.根据权利要求1至6任一项所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,所述开关包括:绝缘栅双极型晶体管、互补金属氧化物半导体管、三极管或双极型晶体管。
8.根据权利要求7所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,所述互补金属氧化物半导体管包括:P沟道MOS管或N沟道MOS管。
9.根据权利要求8所述的用于体外除颤器的电源保护电路,其特征在于,所述第一端为源极,第二端为漏极,第三端为栅极。
10.一种体外除颤器,其特征在于,包括前述权利要求1-9任一项所述的用于体外除颤器的电源保护电路。
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CN201520805890.3U CN205178863U (zh) | 2015-10-16 | 2015-10-16 | 一种用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器 |
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CN105186848A (zh) * | 2015-10-16 | 2015-12-23 | 安科乐康(北京)诊断技术有限公司 | 一种用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器 |
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- 2015-10-16 CN CN201520805890.3U patent/CN205178863U/zh active Active
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CN105186848B (zh) * | 2015-10-16 | 2018-10-23 | 安科乐康(北京)诊断技术有限公司 | 一种用于体外除颤器的电源保护电路及体外除颤器 |
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