JP7457823B2 - 加熱ループ保護回路、呼吸加熱回路および呼吸補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、呼吸装置の分野に関し、特に加熱ループ保護回路、呼吸加熱回路および呼吸補助装置に関する。

現在の呼吸補助装置（例えば呼吸器）は通常、様々なパイプラインを備え、それぞれのパイプラインに識別素子と温度検出回路が設けられ、呼吸補助装置は識別素子を介してパイプラインの情報を識別し、温度検出回路を介してパイプラインの空気入口と空気出口の温度を検出して、対応の呼吸動作モードを実行する。

しかしながら、回路の逆接続や誤接続、電源投入時の高瞬間電圧などにより、既存の呼吸補助装置の加熱ループは使用中に漏電タッチスパークが発生し、大きな安全上のリスクを伴うことになる。

したがって、先行技術をさらに改善及び強化する必要がある。

上記従来技術の欠点を克服するために、本発明の目的は、加熱ループ保護回路、呼吸加熱回路および呼吸補助装置を提供することであり、加熱ループの電圧を監視する同時に、抑制サブ回路によって入力電圧を抑制し、電圧クランプによって過電圧保護を実現し、回路過電流時に保護サブ回路によって過電流保護を実現することで、瞬間的な高電圧によって引き起こされたスパークによる安全リスクを回避することができる。

上記の目的を達成するために、本発明は、以下の技術的解決策を採用している。

本発明は、加熱ループに接続されるための加熱ループ保護回路を提供し、前記加熱ループ保護回路は、収集サブ回路、抑制サブ回路、保護サブ回路および放出サブ回路を含み、前記収集サブ回路は前記保護サブ回路の入力電圧を集めて抑制サブ回路に伝達し、前記抑制サブ回路は前記入力電圧をクランプし、前記放出サブ回路によって電流を放出し、前記保護サブ回路は過電流時に短絡保護する。

前記収集サブ回路は、第１ダイオード、第２ダイオードおよび第３ダイオードを含み、前記第１ダイオードの入力端、第２ダイオードの入力端および第３ダイオードの入力端は前記保護サブ回路に接続され、それぞれ第１入力電圧、第２入力電圧および第３入力電圧を集め、前記第１ダイオードの出力端、第２ダイオードの出力端および第３ダイオードの出力端はそれぞれ前記抑制サブ回路に接続される。

前記保護サブ回路は、
発熱線を短絡保護するための第１保護ユニット、
加熱ループの温度検出モジュールを短絡保護するための第２保護ユニット、
放出サブ回路を短絡保護するための第３保護ユニットを含み、
前記第１保護ユニットの一端は前記発熱線の入力端に接続され、前記第１保護ユニットの他端は第１電源に接続され、前記第２保護ユニットの一端は前記収集サブ回路に接続されて入力電圧が印可され、前記第２保護ユニットの他端は前記加熱ループの温度検出モジュールおよび認識モジュールに接続され、前記第３保護ユニットの一端は前記抑制サブ回路に接続され、前記第３保護ユニットの他端は前記放出サブ回路に接続される。

前記第２保護ユニットは、第１保護管、第２保護管および第３保護管を含み、前記第１保護管の一端は前記第１ダイオードの入力端に接続されて第１入力電圧が印可され、前記第１保護管の他端は前記温度検出モジュールに接続され、前記第２保護管の一端は前記第２ダイオードの入力端に接続され、第２入力電圧が印可され、前記第２保護管の他端は前記温度検出モジュールに接続され、前記第３保護管の一端は前記第３ダイオードの入力端に接続されて第３入力電圧が印可され、前記第３保護管の他端は認識モジュールに接続される。

前記抑制サブ回路は、過渡電圧抑制ダイオードを含み、前記過渡電圧抑制ダイオードの負極端は、前記第１ダイオードの出力端、第２ダイオードの出力端および第３ダイオードの出力端に接続され、前記過渡電圧抑制ダイオードの正極端は前記第３保護ユニットの一端に接続される。

前記放出サブ回路は第４ダイオード、第１抵抗および第１スイッチングトランジスタを含み、前記第４ダイオードの入力端に制御電圧が印可され、前記第４ダイオードの出力端は前記第１抵抗の一端および第１スイッチングトランジスタの制御端に接続され、前記第１スイッチングトランジスタの入力端は前記第３保護ユニットに接続され、前記第１スイッチングトランジスタの出力端は前記第１抵抗の他端に接続されて接地される。

前記加熱ループ保護回路は温度検出サブ回路をさらに含み、前記温度検出サブ回路は第２電源に接続され、前記温度検出サブ回路の出力端は接地される。

上記の加熱ループ保護回路に基づいて、本発明は呼吸加熱回路をさらに提供し、加熱ループと前記の加熱ループ保護回路を含み、前記加熱保護回路は前記加熱ループに接続され、加熱ループの短絡時、前記加熱ループを短絡保護する。

前記加熱ループは、発熱線、第１温度検出デバイス、第２温度検出デバイス、第３温度検出デバイスおよび認識モジュールを含み、前記発熱線の入力端は前記保護サブ回路に接続され、前記発熱線の出力端は第１電源の負極に接続され、前記第１加熱デバイスの一端、前記第２温度検出デバイスの一端および前記認識モジュールのＩＯポートはそれぞれ前記保護サブ回路に接続され、前記第１温度検出デバイスの他端、第２温度検出デバイスの他端および前記認識モジュールの接地端はそれぞれ前記抑制サブ回路の入力端および保護サブ回路に接続される。

上記の呼吸加熱回路に基づいて、本発明は呼吸補助装置をさらに提供し、装置本体を含み、前記装置本体に回路基板が配置され、前記回路基板に前記の呼吸加熱回路が設けられている。

従来技術と比較すると、本発明によって提供される加熱ループ保護回路は加熱ループに接続され、前記加熱ループ保護回路は収集サブ回路、抑制サブ回路、保護サブ回路および放出サブ回路を含み、前記収集サブ回路は前記保護サブ回路の入力電圧を集めて抑制サブ回路に伝達し、前記抑制サブ回路は前記入力電圧をクランプし、前記放出サブ回路によって電流を放出し、前記保護サブ回路は過電流時に短絡保護する。本発明は、加熱ループの電圧を監視する同時に抑制サブ回路によって入力電圧を抑制し、電圧クランプによって過電圧保護を実現し、回路過電流時に保護サブ回路によって過電流保護を実現することで、瞬間的な高電圧によって引き起こされたスパークによる安全リスクを回避することができる。

本発明によって提供される加熱ループ保護回路の構造ブロック図である。 本発明によって提供される呼吸加熱回路の回路図である。

本発明は、加熱ループ保護回路、呼吸加熱回路および呼吸補助装置を提供し、加熱ループの電圧を監視する同時に抑制サブ回路によって入力電圧を抑制し、電圧クランプによって過電圧保護を実現し、回路過電流時に保護サブ回路によって過電流保護を実現することで、瞬間的な高電圧によって引き起こされたスパークによる安全リスクを回避することができる。

本発明の具体的な実施形態は、本発明の技術概念、解決した技術課題、技術的解決策を構成する技術特性及びもたらされた技術効果に対してなされるより詳細な説明にとって好都合である。これらの実施態様の説明は、本発明の保護範囲を限定するものではないことに留意されたい。また、以下の実施態様に関わる技術特性は、矛盾を構成しない限り、相互に組み合わせてもよい。

従来技術の問題を鑑み、図１を参照すると、本発明は、加熱ループ１０に接続されるための加熱ループ保護回路２０を提供し、前記加熱ループ保護回路２０は収集サブ回路２１０、抑制サブ回路２２０、保護サブ回路２３０および放出サブ回路２４０を含む。前記加熱ループ１０は一般に、主制御モジュール３０によって給電および制御され、前記主制御モジュール３０は、呼吸補助装置の主制御チップであってもよく、外部主制御回路などであってもよく、ここで特に限定されない。前記主制御モジュール３０と加熱ループ１０間に加熱ループ保護回路２０が設けられて、加熱ループ１０の瞬間的な高電圧によって引き起こされたスパークによる安全リスクを回避する。

具体的に、図２をも参照すると、前記収集サブ回路２１０は前記保護サブ回路２３０の入力電圧を集めて抑制サブ回路２２０に伝達し、前記抑制サブ回路２２０は前記入力電圧をクランプし、前記放出サブ回路２４０によって電流を放出し、前記保護サブ回路２３０は過電流時に短絡保護する。本実施例は、電圧クランプ保護と過電流保護を同時実現することで、加熱ループ１０の過圧を回避すると同時に、過電流保護の機能を実現する。

具体的に、図２を継続的に参照すると、前記収集サブ回路２１０は、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２および第３ダイオードＤ３を含み、前記第１ダイオードＤ１の入力端、第２ダイオードＤ２の入力端および第３ダイオードＤ３の入力端は前記保護サブ回路２３０に接続され、それぞれ第１入力電圧、第２入力電圧および第３入力電圧を集め、前記第１ダイオードＤ１の出力端、第２ダイオードＤ２の出力端および第３ダイオードＤ３の出力端はそれぞれ前記抑制サブ回路２２０に接続される。

具体的に実施するとき、本実施例では、現在の加熱ループ１０は一般に、発熱線Ｈ１、温度検出デバイスなどに給電し、または識別モジュールＩＣ１と通信するための複数のＩＯポートを有し、本実施例では６つのＩＯポートを例にして説明する。具体的に、第１ＩＯポートは第１電源正極に接続されて発熱線Ｈ１に給電し、前記第２ＩＯポートは第１電源負極に接続され、発熱線Ｈ１にループを発生させ、前記第１入力電圧は第３ＩＯポートを介して第１温度検出デバイスＲＶ１に給電し、前記第２入力電圧は第４ＩＯポートを介して第２温度検出デバイスＲＶ２に給電し、前記第３入力電圧は第５ＩＯポートを介して前記識別モジュールＩＣ１と通信し、前記第６ＩＯポートは温度検出デバイスと識別モジュールＩＣ１を接地させる。加熱ループ１０に通電すると、前記第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２および第３ダイオードＤ３によって第３ＩＯポート、第４ＩＯポートおよび第５ＩＯポートの電圧値をそれぞれ集めて抑制サブ回路２２０に出力し、抑制サブ回路２２０によって電圧をクランプし、通電瞬間電圧が高すぎても後段の加熱ループ１０が焼損することなく、電気スパークもない。

さらに、図２を継続的に参照すると、前記保護サブ回路２３０は、発熱線Ｈ１を短絡保護するための第１保護ユニット、加熱ループ１０の温度検出モジュール１００を短絡保護するための第２保護ユニット、放出サブ回路２４０を短絡保護するための第３保護ユニットを含み、前記第１保護ユニットの一端は前記発熱線Ｈ１の入力端に接続され、前記第１保護ユニットの他端は第１電源に接続され、前記第２保護ユニットの一端は前記収集サブ回路２１０に接続されて入力電圧が印可され、前記第２保護ユニットの他端は前記加熱ループ１０の温度検出モジュール１００と識別モジュールＩＣ１に接続され、前記第３保護ユニットの一端は前記抑制サブ回路２２０に接続され、前記第３保護ユニットの他端は前記放出サブ回路２４０に接続される。

具体的に実施するとき、本実施例では、第１保護ユニットによって前記発熱線Ｈ１を過電流保護し、過電流時に前記第１保護ユニットによって前記発熱線Ｈ１のループを切断し、前記発熱線Ｈ１が切断されて過電流保護の効果を達成する。

具体的に、図２を継続的に参照すると、前記第１保護ユニット２３２は第４保護管Ｆ４を含み、前記第４保護管Ｆ４の一端は前記発熱線Ｈ１の入力端に接続され、前記第４保護管Ｆ４の他端は前記第１電源の正極に接続される。

さらに、図２を継続的に参照すると、前記第２保護ユニット２３１は第１保護管Ｆ１、第２保護管Ｆ２および第３保護管Ｆ３を含み、前記第１保護管Ｆ１の一端は前記第１ダイオードＤ１の入力端に接続され、第１入力電圧が印可され、前記第１保護管Ｆ１の他端は前記温度検出モジュール１００に接続され、前記第２保護管Ｆ２の一端は前記第２ダイオードＤ２の入力端に接続され、第２入力電圧が印可され、前記第２保護管Ｆ２の他端は前記温度検出モジュール１００に接続され、前記第３保護管Ｆ３の一端は前記第３ダイオードＤ３の入力端に接続され、第３入力電圧が印可され、前記第３保護管Ｆ３の他端は認識モジュールＩＣ１に接続される。

さらに、図２を継続的に参照すると、前記第３保護ユニット２３３は第５保護管Ｆ５を含み、前記第５保護管Ｆ５の一端は前記抑制サブ回路２２０の正極端、温度検出モジュール１００および認識モジュールＩＣ１に接続され、前記第５保護管Ｆ５の他端は前記放出サブ回路２４０に接続される。

前記第１保護管Ｆ１、第２保護管Ｆ２、第３保護管Ｆ３、第４保護管Ｆ４および第５保護管Ｆ５はそれぞれ過電流時に切れ、ループを切断して、過電流保護の目的を実現する。

具体的に、図２を継続的に参照すると、前記抑制サブ回路２２０は過渡電圧抑制ダイオードＴＶＳ１を含み、前記過渡電圧抑制ダイオードＴＶＳ１の負極端は前記第１ダイオードＤ１の出力端、第２ダイオードＤ２の出力端および第３ダイオードＤ３の出力端に接続され、前記過渡電圧抑制ダイオードＴＶＳ１の正極端は前記第３保護ユニットの一端に接続される。

具体的に述べると、本実施例では、前記過渡電圧抑制ダイオードＴＶＳ１はそれぞれ第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２および第３ダイオードＤ３によって集められた電圧を受信し、電圧を予設値に維持し、３通りの電流を前記第５保護管Ｆ５に出力し、前記第５保護管Ｆ５から放出サブ回路２４０に出力し、前記放出サブ回路２４０は電流をグランドに放出する。なお、前記過渡電圧抑制ダイオードＴＶＳ１のクランプ電圧の予設値は必要に応じて設定され得、ここで特に限定されない。

さらに、図２を継続的に参照すると、前記放出サブ回路２４０は第４ダイオードＤ４、第１抵抗Ｒ１および第１スイッチングトランジスタＱ１を含み、前記第４ダイオードＤ４の入力端に制御電圧が印可され、前記第４ダイオードＤ４の出力端は前記第１抵抗Ｒ１の一端および第１スイッチングトランジスタＱ１の制御端に接続され、前記第１スイッチングトランジスタＱ１の入力端は前記第３保護ユニットに接続され、前記第１スイッチングトランジスタＱ１の出力端は前記第１抵抗Ｒ１の他端に接続されて接地される。

具体的に実施するとき、本実施例では、前記第４ダイオードＤ４は第２電源に接続され電力を前記第１スイッチングトランジスタＱ１の制御端に出力し、前記第１スイッチングトランジスタＱ１はＮＭＯＳトランジスタであるため、前記第１スイッチングトランジスタＱ１の制御端はゲートであり、前記第１スイッチングトランジスタＱ１の入力端はＮＭＯＳトランジスタのドレイン／ソースであり、前記第１スイッチングトランジスタＱ１の出力端はＮＭＯＳトランジスタのソース／ドレインである。本実施例では、前記第１スイッチングトランジスタＱ１の入力端に流れた電流が第１スイッチングトランジスタＱ１の出力端からグランドに放出され、電流の正常放出を実現する。選択可能に、前記第１スイッチングトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタまたは三極管などであり得、電流放出機能を実現すればよく、ここで特に限定されない。

さらに、図２を継続的に参照すると、前記加熱ループ保護回路２０は、温度検出サブ回路２５０をさらに含み、前記温度検出サブ回路２５０に第２電源が接続され、前記温度検出サブ回路２５０の出力端は接地される。具体的に、前記温度検出サブ回路２５０は第３温度検出デバイスＲＶ３を含み、前記第３温度検出デバイスＲＶ３によって前記加熱ループ保護回路２０の温度を検出し、その温度が高すぎると、主制御モジュール３０によって切断され、前記加熱ループ保護回路２０の温度が高すぎて保護効果を失うことを防止することができる。

なお、前記第１温度検出デバイスＲＶ１、第２温度検出デバイスＲＶ２および第３温度検出デバイスＲＶ３はそれぞれ温度センサー、サーミスタなどであり得、ここで特に限定されない。

上記の加熱ループ保護回路２０に基づいて、図２を継続的に参照すると、本発明は呼吸加熱回路をさらに提供し、加熱ループ１０および前記の加熱ループ保護回路２０を含み、前記加熱保護回路は前記加熱ループ１０に接続され、加熱ループ１０の短絡時、前記加熱ループ１０を短絡保護する。

具体的に、図２を継続的に参照すると、前記加熱ループ１０は、発熱線Ｈ１、第１温度検出デバイスＲＶ１、第２温度検出デバイスＲＶ２、第３温度検出デバイスＲＶ３および認識モジュールＩＣ１を含み、前記発熱線Ｈ１の入力端は前記保護サブ回路２３０に接続され、前記発熱線Ｈ１の出力端は第１電源の負極に接続され、前記第１加熱デバイスの一端、前記第２温度検出デバイスＲＶ２の一端および前記認識モジュールＩＣ１のＩＯポートは、それぞれ前記保護サブ回路２３０に接続され、前記第１温度検出デバイスＲＶ１の他端、第２温度検出デバイスＲＶ２の他端および前記認識モジュールＩＣ１の接地端は、それぞれ前記抑制サブ回路２２０の入力端および保護サブ回路２３０に接続される。前記認識モジュールは具体的に認識チップであり、温度検出モジュールによって検出された温度データを記憶し、主制御モジュールの要求に応じて前記温度データをアップロードする。

具体的に実施するとき、本実施例では、前記収集サブ回路２１０は前記保護サブ回路２３０の入力電圧を集めて抑制サブ回路２２０に伝達し、前記抑制サブ回路２２０は前記入力電圧をクランプし、前記放出サブ回路２４０によって電流を放出し、前記保護サブ回路２３０は過電流時に短絡保護する。本実施例は電圧クランプ保護と過電流保護を同時に実現することで、加熱ループ１０の過圧を回避する同時に、過電流保護の機能を実現し、瞬間的な高電圧によって引き起こされたスパークによる安全リスクを回避する。前記加熱ループ保護回路２０は上記のように詳細に説明されるため、ここで説明は繰り返さない。

上記の呼吸加熱回路に基づいて、本発明は呼吸補助装置をさらに提供し、装置本体を含み、前記装置本体に回路基板が配置され、前記回路基板に前記の呼吸加熱回路が設けられている。前記呼吸加熱回路は上記のように詳細に説明されるため、ここで説明は繰り返さない。

以上のように、本発明によって提供される加熱ループ保護回路は、加熱ループに接続され、前記加熱ループ保護回路は収集サブ回路、抑制サブ回路、保護サブ回路および放出サブ回路を含み、前記収集サブ回路は前記保護サブ回路の入力電圧を集めて抑制サブ回路に伝達し、前記抑制サブ回路は前記入力電圧をクランプし、前記放出サブ回路によって電流を放出し、前記保護サブ回路は過電流時に短絡保護する。本発明は加熱ループの電圧を監視する同時に、抑制サブ回路によって入力電圧を抑制し、電圧クランプによって過電圧保護を実現し、回路過電流時に保護サブ回路によって過電流保護を実現することで、瞬間的な高電圧によって引き起こされたスパークによる安全リスクを効果的に回避することができる。

当業者であれば、本発明の技術的解決策およびその発明概念に対して同等置換や変更を加えることができ、それらの変更や置換はすべて本発明の特許請求の範囲に含まれることを理解されたい。

Claims (8)

1. 主制御モジュールに接続され、加熱ループに接続され、収集サブ回路、抑制サブ回路、保護サブ回路および放出サブ回路を含み、前記収集サブ回路によって、前記加熱ループから前記保護サブ回路へ入力されて前記保護サブ回路から出力される入力電圧を集めて、前記抑制サブ回路に伝達し、前記抑制サブ回路は前記入力電圧をクランプし、前記放出サブ回路によって電流を放出し、前記保護サブ回路は過電流時に短絡保護し、
   前記収集サブ回路は、第１ダイオード、第２ダイオードおよび第３ダイオードを含み、前記第１ダイオードの入力端、第２ダイオードの入力端および第３ダイオードの入力端は、前記保護サブ回路に接続され、前記入力電圧を構成する第１入力電圧、第２入力電圧および第３入力電圧をそれぞれ集め、前記第１ダイオードの出力端、第２ダイオードの出力端および第３ダイオードの出力端は、それぞれ前記抑制サブ回路に接続され、
   前記保護サブ回路は、
   前記加熱ループの発熱線を短絡保護するための第１保護ユニット、
   前記加熱ループの温度検出モジュールを短絡保護するための第２保護ユニット、
   前記放出サブ回路を短絡保護するための第３保護ユニットを含み、
   前記第１保護ユニットの一端は前記発熱線の入力端に接続され、前記第１保護ユニットの他端は前記発熱線に給電する前記主制御モジュールの第１電源に接続され、前記第２保護ユニットの一端は前記収集サブ回路に接続されて前記入力電圧が印可され、前記第２保護ユニットの他端は前記加熱ループの温度検出モジュールおよび識別モジュールに接続され、前記第３保護ユニットの一端は前記抑制サブ回路に接続され、前記第３保護ユニットの他端は前記放出サブ回路に接続される、ことを特徴とする加熱ループ保護回路。
2. 前記第２保護ユニットは、第１保護管、第２保護管および第３保護管を含み、前記第１保護管の一端は前記第１ダイオードの入力端に接続されて第１入力電圧が印可され、前記第１保護管の他端は前記温度検出モジュールに接続され、前記第２保護管の一端は前記第２ダイオードの入力端に接続され、第２入力電圧が印可され、前記第２保護管の他端は前記温度検出モジュールに接続され、前記第３保護管の一端は前記第３ダイオードの入力端に接続されて第３入力電圧が印可され、前記第３保護管の他端は識別モジュールに接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱ループ保護回路。
3. 前記抑制サブ回路は過渡電圧抑制ダイオードを含み、前記過渡電圧抑制ダイオードの負極端は、前記第１ダイオードの出力端、第２ダイオードの出力端および第３ダイオードの出力端に接続され、前記過渡電圧抑制ダイオードの正極端は前記第３保護ユニットの一端に接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の加熱ループ保護回路。
4. 前記加熱ループ保護回路は、前記加熱ループ保護回路を保護するための温度検出サブ回路を含み、前記温度検出サブ回路は、前記加熱ループ保護回路の温度を検出する第３温度検出デバイスを含み、
   前記放出サブ回路は第４ダイオード、第１抵抗および第１スイッチングトランジスタを含み、前記第４ダイオードの入力端に前記第３温度検出デバイスの出力電圧に係る制御電圧が印可され、前記第４ダイオードの出力端は前記第１抵抗の一端および第１スイッチングトランジスタの制御端に接続され、前記第１スイッチングトランジスタの入力端は前記第３保護ユニットに接続され、前記第１スイッチングトランジスタの出力端は前記第１抵抗の他端に接続されて接地される、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱ループ保護回路。
5. 前記温度検出サブ回路は前記主制御モジュールの第２電源に接続され、前記温度検出サブ回路の出力端は接地される、ことを特徴とする請求項４に記載の加熱ループ保護回路。
6. 加熱ループと請求項１～５のいずれか１項に記載の加熱ループ保護回路を含み、加熱ループ保護回路は前記加熱ループに接続され、前記加熱ループの短絡時、前記加熱ループを短絡保護する、ことを特徴とする呼吸加熱回路。
7. 前記加熱ループは発熱線、第１温度検出デバイス、第２温度検出デバイスおよび認識モジュールを含み、前記発熱線の入力端は前記保護サブ回路に接続され、前記発熱線の出力端は第１電源の負極に接続され、前記第１温度検出デバイスの一端、前記第２温度検出デバイスの一端および前記認識モジュールのＩＯポートはそれぞれ前記保護サブ回路に接続され、前記第１温度検出デバイスの他端、第２温度検出デバイスの他端および前記認識モジュールの接地端はそれぞれ前記抑制サブ回路の入力端および保護サブ回路に接続される、ことを特徴とする請求項６に記載の呼吸加熱回路。
8. 装置本体を含み、前記装置本体に回路基板が配置され、前記回路基板に請求項６または７に記載の呼吸加熱回路が設けられている、ことを特徴とする呼吸補助装置。