一種除顫器用快速電容充電電路的製作方法
2023-10-25 10:29:12
專利名稱：一種除顫器用快速電容充電電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於除顫器的電容充電電路。
背景技術：
心室纖維性顫動是一種導致心臟喪失正常跳動中的協調的機械收縮的心臟疾病，是一種對生命威脅很大的心臟疾病。使心室纖維性顫動的心臟恢復正常跳動的通常辦法是使用體外心臟除顫器對心臟進行強電擊，使心肌細胞重新極化，回到各自的相位，重新開始正常跳動。體外心臟除顫器已經在臨床使用多年，在心室纖維性顫動引起快速心律不齊的早期治療中效果顯著。
體外心臟除顫器使用的強電擊是用高壓電容器儲存能量，通過電極向人體放電。高壓電容器的電容值幾十到幾百微法，最高儲存能量可達400焦耳，電壓達幾千伏。電擊的過程只有幾毫秒到幾十毫秒。
臨床顯示，在心室纖維性顫動引起快速心律不齊後的幾分鐘內實施除顫治療的效果較好，如果在10分鐘內沒有進行除顫治療，其存活率不足2％。這就要求除顫電容器必須在短時間內蓄滿足夠的能量，供除顫使用。
該除顫器電容充電電路的電源是一個功率較大的直流電源，最快要在幾秒內能輸出400焦耳的能量。該電路採用一個變壓器，產生高達幾千伏的高壓。變壓器初級設置一個高頻開關和高頻開關驅動電路，用於產生高頻的脈衝電流。變壓器次級設置整流電路，把變壓器的輸出整流後向電容充電。
該電路的高頻開關如果用單一的頻率進行充電，開關頻率過高將無法使變壓器儲存足夠的能量，變壓器的次級將不能輸出足夠的能量。頻率太低會使變壓器初級飽和，將浪費充電能量，降低充電效率。也不符合該充電電路快速充電的要求。而且由於電路參數的不一致，充電過程中各部分能量的變化，該電路充電過程的時間參數也會改變，不可能使用單一的頻率進行充電。
實用新型內容針對上述存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種可實現快速充電的除顫器用快速電容充電電路。
為實現上述目的，本實用新型提供的一種除顫器用快速電容充電電路包括充電控制電路、驅動晶片、開關、變壓器、儲能電容、電流採樣電路、變壓器磁儲存檢測電路、蓄能電容充電電流檢測電路和變壓器磁能釋放狀態檢測電路，充電控制電路依次通過驅動晶片、開關和變壓器相連；其中，所述電流採樣電路設置在所述充電控制電路和開關之間，用於檢測所述變壓器初級的狀態；所述變壓器磁儲存檢測電路設置在所述充電控制電路和變壓器的初級之間，用於檢測磁能儲存狀態；所述蓄能電容充電電流檢測電路設置在蓄能電容充電迴路和充電控制電路之間，用於檢測蓄能電容的充電電流；所述變壓器磁能釋放狀態檢測電路設置在所述充電控制電路和變壓器的次級之間，用於檢測變壓器磁能釋放的狀態。
進一步地，還包括電容電壓採樣檢測電路，該電路設置在所述充電控制電路和所述變壓器的次級之間，用於在電容電壓充過電壓門限後，迅速停止向儲能電容充電。
進一步地，所述電流採樣電路包括電流採樣電阻、第二信號放大器和第二模數轉換器，所述開關、電流採樣電阻、第二信號放大器、第二模數轉換器和充電控制電路依次相連。
進一步地，所述變壓器磁存儲檢測電路包括磁能存儲傳感器、第一信號放大器和第一模數轉換器，所述磁能存儲傳感器靠近變壓器初級，並與第一信號放大器、第一模數轉換器和充電控制電路依次相連。
進一步地，所述變壓器磁能釋放狀態檢測電路包括磁能釋放傳感器、第三信號放大器和第三模數轉換器，所述磁能釋放傳感器靠近變壓器次級，並與第三信號放大器、第三模數轉換器和充電控制電路依次相連。
進一步地，所述儲能電容電壓採樣檢測電路包括分壓電阻、第四信號放大器、第四模數轉換器和過壓比較器，所述分壓電阻並聯在蓄能電容上，並與第四信號放大器、過壓比較器和充電控制電路依次相連，所述第四模數轉換器的一端連接到所述第四信號放大器和過壓比較器相連的一端，所述第四模數轉換器的另一端與所述充電控制電路相連。
進一步地，還包括用於檢測蓄能電容充電電流的電容充電電流檢測電路，該電流充電電流檢測電路包括電容充電電流採樣、第五信號放大器和第五模數轉換器，所述變壓器的次級、電容充電電流採樣、第五信號放大器、第五模數轉換器和充電控制電路依次相連。
進一步地，在所述第三模數轉換器、第四模數轉換器、第五模數轉換器和過壓比較器與所述充電控制電路之間還設置有光電隔離電路，用於隔離低壓的控制電路和高壓的電容充電及檢測部分。
本實用新型的特點是1、設置有磁能儲存檢測電路，檢測變壓器儲存的磁能，防止變壓器工作在磁飽和狀態，提高充電效率；2設置有磁能釋放狀態檢測電路，檢測變壓器釋放磁能向蓄能電容充電的狀態，防止變壓器磁能釋放後期的以非常低的效率向蓄能電容充電，提高充電速度；3、設置有電流採樣電路，防止變壓器工作在磁飽和狀態，提高充電效率；4設置有電容電壓採樣檢測電路，檢測蓄能電容電壓是否達到需求值，保護蓄能電容防止過充。
圖1為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括充電控制電路1、驅動晶片7、開關9、變壓器11、儲能電容19、電流採樣電路1b、變壓器磁儲存檢測電路1a、變壓器磁能釋放狀態檢測電路3a、電容電壓採樣檢測電路4a和電容充電電流檢測電路5a，充電控制電路1依次通過驅動晶片7、開關9和變壓器11相連；其中，電流採樣電路1b包括電流採樣電阻10、第二信號放大器8和第二模數轉換器4，開關9、電流採樣電阻10、第二信號放大器8、第二模數轉換器4和充電控制電路1依次相連，用於檢測變壓器11初級的電感效應；變壓器磁儲存檢測電路1a包括磁能存儲傳感器5、第一信號放大器6和第一模數轉換器3，磁能存儲傳感器5靠近變壓器11的初級，並與第一信號放大器6、第一模數轉換器3和充電控制電路1依次相連，用於檢測磁能儲存信號；變壓器磁能釋放狀態檢測電路3a包括磁能釋放傳感器14、第三信號放大器15和第三模數轉換器16，磁能釋放傳感器14靠近變壓器11的次級，並與第三信號放大器15、第三模數轉換器16和充電控制電路1依次相連，用於檢測變壓器11釋放的磁能；電容充電電流檢測電路5a包括電容充電電流採樣22、第五信號放大器23和第五模數轉換器24，變壓器11的次級、電容充電電流採樣22、第五信號放大器23、第五模數轉換器24和充電控制電路1依次相連；電容電壓採樣檢測電路4a包括；分壓電阻20、第四信號放大器21、第四模數轉換器18和過壓比較器17，變壓器11的次級、分壓電阻20、第四信號放大器21、過壓比較器17和除顫器1依次相連，第四模數轉換器18的一端連接到第四信號放大器21和過壓比較器17相連的一端，第四模數轉換器18的另一端與充電控制電路1相連，用於在儲能電容19電壓充過電壓門限後，迅速停止向儲能電容19充電；另外，在第三模數轉換器16、第四模數轉換器15、第五模數轉換器24和過壓比較器19與充電控制電路1之間還設置有光電隔離電路12，用於隔離低壓的除顫器控制器1和高壓的儲能電容19及檢測部分，使控制電路能更加穩定的工作。
充電控制電路1負責充電過程的處理和協調，電源2為充電電路提供電源，變壓器11負責將低壓電能通過磁能轉換成高壓電能向蓄能電容19充電，下面以反激變壓器為特例說明該充電電路的工作過程。開始充電時，充電控制電路1控制驅動晶片7打開開關9，電源2通過變壓器11初級開關9、電流採樣電阻10放電，放電初期，由於變壓器11初級的電感效應，電流是不斷增加的。在變壓器11初級電流增加時，變壓器11的次級產生反向電壓，但由於整流二極體13關斷，所以變壓器11的次級沒有電流。磁能儲存傳感器5檢測到磁能儲存信號，經過放大6和A/D轉換3輸送到充電控制電路1，當儲存的磁能達到一定的能量後，變壓器11初級的電流達到峰值。變壓器11的初級電流由電流採樣10採集，經放大8和A/D轉換4傳輸給充電控制電路1。充電控制電路1通過磁能儲存檢測電路1a和電流採樣電路1b檢測變壓器11初級能量儲存的狀態。當能量儲存達到峰值，充電控制電路1通過驅動晶片7關閉開關9，變壓器11儲存的磁能將通過次級進行釋放，在變壓器11初級電流突然停止時，變壓器11次級產生正向高壓，整流二極體13打開，變壓器11次級開始向蓄能電容19充電。磁能釋放檢測傳感器14檢測變壓器11釋放的磁能，經過放大15、A/D轉換16和光電隔離12傳輸給充電控制電路1，當磁能釋放基本結束時，蓄能電容19的充電速度很緩慢，控制器可以通過電容充電電流檢測電路檢測蓄能電容19的充電速度。為加快充電速度，充電控制電路1通過磁能釋放檢測電路3a和蓄能電容充電電流採樣電路5a檢測變壓器11次級能量釋放的狀態。當能量釋放基本結束時，充電控制電路1控制驅動晶片7打開開關9，使變壓器8進行下一次蓄能。如此循環直到蓄能電容19的電壓達到需求值。蓄能電容19的電壓值由分壓電阻20、放大21、A/D轉換18經光電隔離電路12傳輸給充電控制電路1。蓄能電容19的電壓達到需求值後，充電控制電路1控制整個充電電路停止充電，蓄能電容19儲存的電能得到保存，可以通過放電電路進行除顫。充電控制電路1通過光電隔離電路12和過壓比較器17防止充電電路對蓄能電容19過充而損壞蓄能電容19。
權利要求1.一種除顫器用快速電容充電電路，包括充電控制電路、驅動晶片、開關和變壓器，充電控制電路依次通過驅動晶片、開關和變壓器相連；其特徵在於，還包括儲能電容、電流採樣電路、變壓器磁儲存檢測電路、變壓器磁能釋放狀態檢測電路和電容充電電流採樣電路；其中，所述電流採樣電路設置在所述充電控制電路和開關之間，用於檢測所述變壓器初級的電流；所述變壓器磁儲存檢測電路設置在所述充電控制電路和變壓器的初級之間，用於檢測磁能儲存信號；所述變壓器磁能釋放狀態檢測電路設置在所述充電控制電路和變壓器的次級之間，用於檢測變壓器釋放的磁能；所述電容充電電流採樣電路設置在所述的充電控制電路和蓄能電容充電迴路之間，用於檢測變壓器對蓄能電容的充電電流。
2.根據權利要求1所述的一種除顫器用快速電容充電電路，其特徵在於，還包括電容電壓採樣檢測電路，該電路設置在所述充電控制電路和所述變壓器的次級之間，用於在電容電壓充過電壓門限後，迅速停止向儲能電容充電。
3.根據權利要求1或2所述的一種除顫器用快速電容充電電路，其特徵在於，所述電流採樣電路包括電流採樣電阻、第二信號放大器和第二模數轉換器，所述開關、電流採樣電阻、第二信號放大器、第二模數轉換器和充電控制電路依次相連。
4.根據權利要求3所述的一種除顫器用快速電容充電電路，其特徵在於，所述變壓器磁存儲檢測電路包括磁能存儲傳感器、第一信號放大器和第一模數轉換器，所述磁能存儲傳感器靠近變壓器(11)的初級，並與第一信號放大器、第一模數轉換器和充電控制電路依次相連。
5.根據權利要求4所述的一種除顫器用快速電容充電電路，其特徵在於，所述變壓器磁能釋放狀態檢測電路包括磁能釋放傳感器靠近變壓器(11)的次級，並與第三信號放大器和第三模數轉換器，所述磁能釋放傳感器、第三信號放大器、第三模數轉換器和充電控制電路依次相連。
6.根據權利要求5所述的一種除顫器用快速電容充電電路，其特徵在於，所述儲能電容電壓採樣檢測電路包括分壓電阻、第四信號放大器、第四模數轉換器和過壓比較器，所述分壓電阻並聯在蓄能電容上，並與第四信號放大器、過壓比較器和除顫器依次相連，所述第四模數轉換器的一端連接到所述第四信號放大器和過壓比較器相連的一端，所述第四模數轉換器的另一端與所述充電控制電路相連。
7.根據權利要求6所述的一種除顫器用快速電容充電電路，其特徵在於，還包括用於檢測蓄能電容充電電流的電容充電電流檢測電路，該電流充電電流檢測電路包括電容充電電流採樣、第五信號放大器和第五模數轉換器，所述變壓器的次級、電容充電電流採樣、第五信號放大器、第五模數轉換器和充電控制電路依次相連。
8.根據權利要求7所述的一種除顫器用快速電容充電電路，其特徵在於，在所述第三模數轉換器、第四模數轉換器和過壓比較器與所述充電控制電路之間還設置有光電隔離電路，用於隔離除塵器控制器和儲能電容。
專利摘要本實用新型公開了一種除顫器用快速電容充電電路，該電路包括充電控制電路、驅動晶片、開關、變壓器、儲能電容、電流採樣電路、變壓器磁儲存檢測電路和變壓器磁能釋放狀態檢測電路，充電控制電路依次通過驅動晶片、開關和變壓器相連。本實用新型具有1.設置有磁能儲存檢測電路，檢測變壓器儲存的磁能，防止變壓器工作在磁飽和狀態；2.設置有磁能釋放狀態檢測電路，檢測變壓器釋放磁能向蓄能電容充電的狀態，防止變壓器磁能釋放後期的以非常低的效率向蓄能電容充電；3.設置有電流採樣電路，防止變壓器工作在磁飽和狀態，提高充電效率；4.設置有蓄能電容充電電流檢測電路，提高蓄能電容的充電速度；5.設置有電容電壓採樣檢測電路，檢測蓄能電容電壓是否達到需求值，保護蓄能電容防止過充。
文檔編號A61N1/39GK2928126SQ20062011905
公開日2007年8月1日 申請日期2006年7月27日 優先權日2006年7月27日
發明者劉忠英, 汲永濤, 任若為 申請人:北京麥邦光電儀器有限公司