CN207124613U - 桥式输出电路、电刺激电路和电刺激装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种桥式输出电路、电刺激电路和电刺激装置。其中，一种桥式输出电路，包括：N型场效应管，该N型场效应管为桥式输出电路的上侧输出管；浮地驱动芯片，与N型场效应管连接，用于驱动N型场效应管开启或关闭。通过本实用新型的技术方案，可以有效避免使用普通的驱动方式N沟道MOS管无法达到饱和状态，导致电路功耗增加，输出波形质量差，并且输出管容易损坏的问题，以得到高质量的双极性脉冲刺激电流输出，降低电刺激输出电路中上管开启的驱动功耗，从而降低整机功耗。

Description

桥式输出电路、电刺激电路和电刺激装置

技术领域

本实用新型涉及浮地驱动技术领域，具体而言，涉及一种桥式输出电路，一种电刺激电路，一种电刺激装置。

背景技术

生物电刺激设备是一种能输出电压、电流到患者身体部位，刺激肌肉或神经，从而达到改善肌肉紧张、治疗肌肉松弛的作用的设备。其电路实现一般包含升压电路，电流控制电路，正负极性切换电路。其中，正负极性切换电路可以使电刺激设备具有输出正负脉冲的功能。

电刺激的正负极性切换一般采用的桥式电路来实现电桥的是四个臂，分别为上控制管两个，下控制管两个，如图1所示：Q1、Q3是PNP三极管或者是P沟道MOS管(图1中显示的是PNP三极管)；Q1和Q4打开，Q2和Q3关闭则实现正极性输出，反之则实现负极性输出。

在电刺激电路中使用桥式电路来实现双极性电流输出，上输出管Q1和Q3使用的是的PNP三极管或者P沟道MOS管，如图2所示。通常电刺激治疗需要较高的电压，可能达到50V-100V甚至更高，首先这种输出方式在上管打开时其基极电流、上拉电阻会消耗掉大量功率；其次上管开关时控制电压变化幅度巨大，导致开关延时严重，软件控制困难，难以得到高质量的刺激脉冲电流输出。

因此，如何解决电刺激电路中上管开启时间延迟严重、控制困难，以及上管驱动功率消耗大的问题，成为目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一方面在于提出了一种桥式输出电路。

本实用新型的另一方面在于提出了一种电刺激电路。

本实用新型的再一方面在于提出了一种电刺激装置。

有鉴于此，本实用新型提出了一种桥式输出电路，包括：N型场效应管，该N型场效应管为桥式输出电路的上侧输出管；浮地驱动芯片，与N型场效应管连接，用于驱动N型场效应管开启或关闭。

根据本实用新型的桥式输出电路，采用N沟道MOS管作为上侧输出管，并采用浮地驱动芯片驱动该上侧输出管，这样可以有效避免使用普通的驱动方式N沟道MOS管无法达到饱和状态，导致电路功耗增加，输出波形质量差，并且输出管容易损坏的问题，以得到高质量的双极性脉冲刺激电流输出，降低电刺激输出电路中上管开启的驱动功耗，从而降低整机功耗。

另外，根据本实用新型上述的桥式输出电路，还可以具有如下附加的技术特征：

在上述技术方案中，优选地，N型场效应管包括第一N型场效应管和第二N型场效应管，其中，第一N型场效应管的漏极和第二N型场效应管的漏极共同连接到电源；第一N型场效应管的源极，与桥式输出电路的第一输出端子连接，用于输出第一电刺激信号；第二N型场效应管的源极，与桥式输出电路的第二输出端子连接，用于输出第二电刺激信号。

在该技术方案中，第一N型场效应管和第二N型场效应管为该桥式输出电路的上侧输出管，第一N型场效应管的漏极和第二N型场效应管的漏极共同连接到高压电源(即接入电路的电压)，第一N型场效应管的源极和第二N型场效应管的源极是电刺激信号的输出端，分别与第一输出端子和第二输出端子连接，其中第一输出端子和第二输出端子分别接电极片后贴到人体上，这样分别输出第一电刺激信号和第二电刺激信号，可以直接作用于患者身体部位，达到治疗的作用。

在上述任一技术方案中，优选地，浮地驱动芯片包括第一浮地驱动芯片和第二浮地驱动芯片，其中，第一浮地驱动芯片，其VS脚与第一N型场效应管的源极连接，其HO脚与第一N型场效应管的栅极连接；第二浮地驱动芯片，其VS脚与第二N型场效应管的源极连接，其HO脚与第二N型场效应管的栅极连接。

在该技术方案中，第一浮地驱动芯片用于驱动第一N型场效应管，第二浮地驱动芯片用于驱动第二N型场效应管。具体的，上侧输出管需要开启时，浮地驱动芯片将栅极电压抬高，使N型场效应管开启时在纳秒级别的时间内将其驱动电压Vgs达到10V以上；上侧管需要关闭时，浮地驱动芯片在纳秒级别时间内将N型场效应管的驱动电压Vgs电压拉低到0V；这样能够快速开启和关断N型场效应管，同时，由于其栅极电压变化幅度只有10V左右，所以其驱动功耗远远低于相关技术中采用PNP三极管(或P沟道三极管)作上管的输出电路的驱动功耗。

在上述任一技术方案中，优选地，第一浮地驱动芯片和第二浮地驱动芯片均具有VCC脚、COM脚，其中，VCC脚为电压输入脚，COM脚接地。

在该技术方案中，COM脚接地，VCC脚为电压输入脚，用于接入逻辑电源，该逻辑电源是相对于对地的恒定电压，以为浮地驱动芯片提供工作电压。

在上述任一技术方案中，优选地，VCC脚与COM脚之间串联有第一电容。

在该技术方案中，通过在VCC脚与COM脚之间串联第一电容，达到滤波的目的，使滤波后输出的逻辑固定电压为稳定的直流电压，从而提升电路的可靠性与稳定性。

在上述任一技术方案中，优选地，第一浮地驱动芯片和第二浮地驱动芯片均具有VB脚，VB脚与VCC脚之间串联有二极管。

在该技术方案中，VB脚为高侧浮动电源脚，通过在VB脚与VCC脚之间串联一个二极管，由于二极管具有单相导通特性，可以避免突然断电的情况下，逻辑固定电压击穿电路中的元器件，导致器件损坏，由此提高了产品的可靠性与稳定性，并有助于降低生产成本。

在上述任一技术方案中，优选地，VS脚与VB脚之间串联有第二电容。

在该技术方案中，通过在VS脚与VB脚之间串联第二电容，达到滤波的目的，使滤波后输出的逻辑固定电压为稳定的直流电压，进一步提升电路的可靠性与稳定性。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：第一电阻和第二电阻，其中，第一电阻连接于第一浮地驱动芯片的HO脚与第一N型场效应管的栅极之间；第二电阻连接于第二浮地驱动芯片的HO脚与第二N型场效应管的栅极之间。

在该技术方案中，第一电阻和第二电阻分别为第一N型场效应管和第二N型场效应管的限流电阻，通过第一电阻和第二电阻可以避免电流过大时造成第一N型场效应管和第二N型场效应管烧毁的问题。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：第三电容，第三电容连接于第一N型场效应管的源极与第二N型场效应管的源极之间。

在该技术方案中，通过在第一N型场效应管的源极与第二N型场效应管的源极之间串联第三电容，达到滤波的目的，使滤波后的输出的电刺激信号为稳定信号。

在上述任一技术方案中，优选地，第一浮地驱动芯片和第二浮地驱动芯片均具有IN脚、脚，IN脚为PWM信号输入脚；脚为关断逻辑输入脚。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻和第二电阻的阻值相等。

本实用新型还提出了一种电刺激电路，包括上述任一技术方案中的桥式输出电路。

根据本实用新型的电刺激电路，采用如上述任一技术方案中的桥式输出电路，因而具有该桥式输出电路全部的有益效果，在此不再赘述。

本实用新型还提出了一种电刺激装置，包括如上述任一技术方案中的桥式输出电路；或如上述技术方案中的电刺激电路。

根据本实用新型的电刺激装置，采用如上述任一技术方案中的桥式输出电路或如上述技术方案中的电刺激电路，因而具有该桥式输出电路或该电刺激电路的全部有益效果，在此不再赘述。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了相关技术中的电刺激电路的示意图；

图2示出了相关技术中的桥式电路的示意图；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的桥式输出电路的示意图。

其中，图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

102第一N型场效应管，104第二N型场效应管，106第一浮地驱动芯片，108第二浮地驱动芯片；110第一电容，112二极管，114第二电容，116第一电阻，118第二电阻，120第三电容。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图3描述根据本实用新型一个实施例中的桥式输出电路。

根据本实用新型的第一方面实施例，提出了一种桥式输出电路，包括：N型场效应管，该N型场效应管为桥式输出电路的上侧输出管；浮地驱动芯片，与N型场效应管连接，用于驱动N型场效应管开启或关闭。

本实用新型提供的桥式输出电路，采用N沟道MOS管作为上侧输出管，并采用浮地驱动芯片驱动该上侧输出管，这样可以有效避免使用普通的驱动方式N沟道MOS管无法达到饱和状态，导致电路功耗增加，输出波形质量差，并且输出管容易损坏的问题，以得到高质量的双极性脉冲刺激电流输出，降低电刺激输出电路中上管开启的驱动功耗，从而降低整机功耗。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，优选地，N型场效应管包括第一N型场效应管102和第二N型场效应管104，其中，第一N型场效应管102的漏极和第二N型场效应管104的漏极共同连接到电源HV；第一N型场效应管102的源极，与桥式输出电路的第一输出端子1连接，用于输出第一电刺激信号；第二N型场效应管104的源极，与桥式输出电路的第二输出端子2连接，用于输出第二电刺激信号。

在该实施例中，第一N型场效应管102和第二N型场效应管104为该桥式输出电路的上侧输出管，第一N型场效应管102的漏极和第二N型场效应管104的漏极共同连接到高压电源(即接入电路的电压)，第一N型场效应管102的源极和第二N型场效应管104的源极是电刺激信号的输出端，分别与第一输出端子1和第二输出端子2连接，其中第一输出端子1和第二输出端子2分别接电极片后贴到人体上，这样分别输出第一电刺激信号和第二电刺激信号，可以直接作用于患者身体部位，达到治疗的作用。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，浮地驱动芯片包括第一浮地驱动芯片106和第二浮地驱动芯片108，其中，第一浮地驱动芯片106，其VS脚与第一N型场效应管102的源极连接，其HO脚与第一N型场效应管102的栅极连接；第二浮地驱动芯片108，其VS脚与第二N型场效应管104的源极连接，其HO脚与第二N型场效应管104的栅极连接。

在该实施例中，第一浮地驱动芯片106用于驱动第一N型场效应管102，第二浮地驱动芯片108用于驱动第二N型场效应管104。具体的，上侧输出管需要开启时，浮地驱动芯片将栅极电压抬高，使N型场效应管开启时在纳秒级别的时间内将其驱动电压Vgs达到10V以上；上侧管需要关闭时，浮地驱动芯片在纳秒级别时间内将N型场效应管的驱动电压Vgs电压拉低到0V；这样能够快速开启和关断N型场效应管，同时，由于其栅极电压变化幅度只有10V左右，所以其驱动功耗远远低于相关技术中采用PNP三极管(或P沟道三极管)作上管的输出电路的驱动功耗。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，第一浮地驱动芯片106和第二浮地驱动芯片108均具有VCC脚、COM脚，其中，VCC脚为电压输入脚，COM脚接地。

在该实施例中，COM脚接地，VCC脚为电压输入脚，用于接入逻辑电源，该逻辑电源是相对于对地的恒定电压，以为浮地驱动芯片提供工作电压。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，VCC脚与COM脚之间串联有第一电容110。

在该实施例中，通过在VCC脚与COM脚之间串联第一电容110，达到滤波的目的，使滤波后输出的逻辑固定电压为稳定的直流电压，从而提升电路的可靠性与稳定性。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，第一浮地驱动芯片106和第二浮地驱动芯片108均具有VB脚，VB脚与VCC脚之间串联有二极管112。

在该实施例中，VB脚为高侧浮动电源脚，通过在VB脚与VCC脚之间串联一个二极管112，由于二极管具有单相导通特性，可以避免突然断电的情况下，逻辑固定电压击穿电路中的元器件，导致器件损坏，由此提高了产品的可靠性与稳定性，并有助于降低生产成本。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，VS脚与VB脚之间串联有第二电容114。

在该实施例中，通过在VS脚与VB脚之间串联第二电容114，达到滤波的目的，使滤波后输出的逻辑固定电压为稳定的直流电压，进一步提升电路的可靠性与稳定性。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，还包括：第一电阻116和第二电阻118，其中，第一电阻116连接于第一浮地驱动芯片106的HO脚与第一N型场效应管102的栅极之间；第二电阻118连接于第二浮地驱动芯片108的HO脚与第二N型场效应管104的栅极之间。

在该实施例中，第一电阻116和第二电阻118分别为第一N型场效应管102和第二N型场效应管104的限流电阻，通过第一电阻116和第二电阻118可以避免电流过大时造成第一N型场效应管102和第二N型场效应管104烧毁的问题。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，还包括：第三电容120，第三电容连接于第一N型场效应管102的源极与第二N型场效应管104的源极之间。

在该实施例中，通过在第一N型场效应管102的源极与第二N型场效应管104的源极之间串联第三电容120，达到滤波的目的，使滤波后的输出的电刺激信号为稳定信号。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，第一浮地驱动芯片106和第二浮地驱动芯片108均具有IN脚、脚，IN脚为PWM信号输入脚；脚为关断逻辑输入脚。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，第一电阻116和第二电阻118的阻值相等。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，第一浮地驱动芯片106和第二浮地驱动芯片108均为英飞凌的IR2104，当然，其他同类型的浮地驱动芯片也可实现同样功能。

根据本实用新型的第二方面实施例，提出了一种电刺激电路，包括上述实施例中的桥式输出电路。

本实用新型提供的电刺激电路，采用如上述任一实施例中的桥式输出电路，因而具有该桥式输出电路全部的有益效果，在此不再赘述。

根据本实用新型的第三方面实施例，提出了一种电刺激装置，包括如上述任一实施例中的桥式输出电路；或如上述实施例中的电刺激电路。

本实用新型提供的电刺激装置，采用如上述任一实施例中的桥式输出电路或如上述实施例中的电刺激电路，因而具有该桥式输出电路或该电刺激电路的全部有益效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种桥式输出电路，用于电刺激电路，其特征在于，包括：

N型场效应管，所述N型场效应管为所述桥式输出电路的上侧输出管；

浮地驱动芯片，与所述N型场效应管连接，用于驱动所述N型场效应管开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的桥式输出电路，其特征在于，

所述N型场效应管包括第一N型场效应管和第二N型场效应管，其中，

所述第一N型场效应管的漏极和所述第二N型场效应管的漏极共同连接到电源；

所述第一N型场效应管的源极，与所述桥式输出电路的第一输出端子连接，用于输出第一电刺激信号；

所述第二N型场效应管的源极，与所述桥式输出电路的第二输出端子连接，用于输出第二电刺激信号。

3.根据权利要求2所述的桥式输出电路，其特征在于，

所述浮地驱动芯片包括第一浮地驱动芯片和第二浮地驱动芯片，其中，

所述第一浮地驱动芯片，其VS脚与所述第一N型场效应管的源极连接，其HO脚与所述第一N型场效应管的栅极连接；

所述第二浮地驱动芯片，其VS脚与所述第二N型场效应管的源极连接，其HO脚与所述第二N型场效应管的栅极连接。

4.根据权利要求3所述的桥式输出电路，其特征在于，

所述第一浮地驱动芯片和所述第二浮地驱动芯片均具有VCC脚、COM脚，其中，所述VCC脚为电压输入脚，所述COM脚接地。

5.根据权利要求4所述的桥式输出电路，其特征在于，

所述VCC脚与所述COM脚之间串联有第一电容。

6.根据权利要求4所述的桥式输出电路，其特征在于，

所述第一浮地驱动芯片和所述第二浮地驱动芯片均具有VB脚，所述VB脚与所述VCC脚之间串联有二极管。

7.根据权利要求6所述的桥式输出电路，其特征在于，

所述VS脚与所述VB脚之间串联有第二电容。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的桥式输出电路，其特征在于，还包括：第一电阻和第二电阻，其中，

所述第一电阻连接于所述第一浮地驱动芯片的HO脚与所述第一N型场效应管的栅极之间；

所述第二电阻连接于所述第二浮地驱动芯片的HO脚与所述第二N型场效应管的栅极之间。

9.根据权利要求2至7中任一项所述的桥式输出电路，其特征在于，还包括：

第三电容，所述第三电容连接于所述第一N型场效应管的源极与所述第二N型场效应管的源极之间。

10.根据权利要求3至7中任一项所述的桥式输出电路，其特征在于，

所述第一浮地驱动芯片和所述第二浮地驱动芯片均具有IN脚、脚，

所述IN脚为PWM信号输入脚；

所述脚为关断逻辑输入脚。

11.一种电刺激电路，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的桥式输出电路。

12.一种电刺激装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至10中任一项所述的桥式输出电路；或

如权利要求11中所述的电刺激电路。