血液分析儀的鋰電池供電電路的製作方法
2023-05-02 16:46:06
專利名稱：血液分析儀的鋰電池供電電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫療儀器，特別涉及醫療儀器供電電路。 技術背景傳統的血液分析儀(血球計數儀)採用開關電源供電，主要通過開關電源將電網 電壓轉換成直流電來對血球計數儀供電，儀器只能在電網有電的時候應用，這使儀器不能 實時使用，就限制了儀器的靈活性和可移動性，在醫療服務車、部隊野外醫院等提供醫療檢 測服務的移動、臨時性的場地不能使用。發明內容本實用新型提出一種採用開關電源和鋰電池對儀器供電，使儀器在沒有電和停電 的情況下也能正常地工作。本實用新型是通過以下技術方案實現的。本實用新型是由鋰電池組的充電電路、過流保護電路、過壓保護電路、電量檢測及 報警電路、短路和過載保護電路、過熱保護電路、DC穩壓模塊組成。充電電路連接到鋰電池 組的充電端，鋰電池組的輸出端依次連接到過流保護電路、過壓保護電路、DC穩壓模塊，通 過DC穩壓模塊輸出；在過流保護電路、過壓保護電路之間，並聯接入電量檢測及報警電路、 短路和過載保護電路、過熱保護電路。本實用新型所述的充電電路由穩壓晶片Ul和鋰電池充電控制晶片U2，三極體Q2、 Q5，穩壓二極體Dl和電阻Rl、R2、R8、RlO及電容Cl、C2組成。Ul的輸出端通過Rl、Dl與 Q2發射極連接，然後通過其集電極與U2的3、4端連接；Q2的基極通過R6與Ul的輸入端連 接，並通過Cl接地；U2的7端接地，C2、R10串接在其2、6端，6端再通過R8與Q5的基極連 接；Q5的發射極與Ul的ADJ端連接，並通過R2與Rl與Dl的連接點連接，其集電極接地。經過U2電壓轉換後為鋰電池充電，同時U2的輸出信號控制三極體Q5的關斷和導 通，Q5控制三端穩壓晶片Ul的ADJ腳，控制輸出電壓大小，實現浮動充電。本實用新型所述的過流保護電路由三極體Ql、Q4和分壓電阻R4、R9及電阻R5組 成。R4與R9串接後連接到鋰電池的輸出端，Q4的基極連接在R4與R9的連接點之間，其集 電極與Ql的集電極連接，發射極分別連接到Ql基極和R5，R5再分別與Ql的發射極和鋰電 池的正極連接。鋰電池的輸出電壓通過分壓電阻R4、R9的分壓後輸出到三極體Q4的基極，控制Q4 的導通和關斷，Q4的發射極控制三極體Q1，從而控制整個電路導通和關斷。本實用新型所述的過壓保護電路由三極體Q3，繼電器Si，穩壓管D2及電阻R3、R7 組成。D2的負極連接鋰電池正極，其正極連接Q3的基極，並通過R7接地；Q3集電極接地並 與DC穩壓模塊P3的3埠連接，發射極通過R3連接到Sl的控制端，Sl的輸入、輸出端串 接在鋰電池的正極與P3的1埠之間。鋰電池的輸出電壓信號連接到穩壓管D2的負極，D2的正極連結到三極體Q3的基 極，控制Q3導通，從而控制繼電器SW-SPST的導通和關斷，控制整個電路的導通和關斷。[0013]本實用新型所述的電量檢測及報警電路由壓電陶瓷蜂鳴器LSI，發光二極體DS1，二極體D3、D4、D5，4路CMOS門開關晶片U3和電阻Rll、R13、R17和電容C5組成。鋰電池 電壓通過Rll連接到U3的14腳，並通過Rll、D3反向接地；鋰電池電壓信號通過採樣電阻 R13、D4連接到晶片U3的1、2腳，D5的負極連接U3的3腳、正極連接U3的5、6腳；U3的8 腳連接到9腳，並通過R17接到U3的5、6腳，同時通過R17、C15連接到U3的10、12、13腳； U3的11腳連接到LSl和DSl。鋰電池電壓通過電阻Rll連接到晶片U3的14腳，來檢測電量，並用二極體D3反 向接地，防止電壓信號為負電壓；鋰電池電壓信號通過採樣電阻R13後，通過隔離二極體D4 送到晶片U3，U3的3腳連接到二極體D5的負極，D5的正極連接到U3的5腳和6腳，U3的 8腳輸出通過電阻R17後接到U3的5腳和6腳，並通過電阻R17及電容C15後連接到U3的 12腳和13腳，U3通過本身內部的13腳和14腳的電壓比較後輸出信號，U3最後的輸出11 腳連接到驅動壓電陶瓷蜂鳴器LSl及發光二極體DSl，控制壓電陶瓷蜂鳴器LSl及發光二極 管DSl來報警提示電量。本實用新型所述的短路和過載保護電路由開關三極體Q8、Q9，繼電器S2，開關S3、 S4，發光二極體DS2、DS3和電阻R12、R14、R15，電容C4組成。鋰電池電壓通過DS2、R15接地，再通過S2、DS3、R15接地；鋰電池電壓信號再通過 R12連接到S3和Q8的集電極，Q8的基極與Q9的發射極連接，Q8的發射極與Q9的基極連 接，並通過C4和可調電阻R14接地，Q9的發射極接地。鋰電池電壓信號，通過發光二極體DS2及電阻R15後接地，作為電源提示，在通過 繼電器S2後接到發光管DS3和R15後接地，作為短路過載保護提示，鋰電池電壓信號再通 過電阻R12連接到開關S3和三極體Q8的集電極，三極體Q8的基極連接到三極體Q9的發 射極，同時Q8的發射極連接到Q9的基極，並通過電容C4和可調電阻R14接地，Q9的發射 極接地，三極體Q8控制Q9的導通和關斷，從而控制繼電器S2來控制電路的導通和關斷。本實用新型所述的過熱保護電路由熱敏電阻R16、N型控制柵熱晶閘管Q7、三極體 Q6，電容C3組成。R16與C3並聯後再並聯在Q7上，Q7連接到Q6的發射極和基極。本電路通過熱敏電阻R16採集溫度信號，通過C3濾波，控制Q7，Q7連接到三極體 Q6的發射極，作為旁路開關，控制電路導通和關斷。本實用新型採用開關電源和鋰電池對儀器供電，在電網有電時，採用開關電源供 電，鋰電池內部有檢測電路，能都自動關斷對儀器供電；在電網無電時或不能連接到電網 時，鋰電池自動切換電路，對儀器供電，使儀器能正常運行；並能自動檢測鋰電池電量，當電 源有輸入時，鋰電池自動充電，當電池充滿電量時，自動保護，停止充電；同時鋰電池裝有過 流、過壓、過熱、過載、短路等保護裝置。本實用新型可使儀器在停電時繼續使用，也可以在 無電網的地區使用，使用方便，對在獻血車和鄉下流動診所檢測有很大的幫助。
附圖1為本實用新型的電路框圖。附圖2為本實用新型的一個實施例的電路圖。其中P2為鋰電池組，Pl為12V直 流電源輸入接口，P3為DC穩壓模塊。附圖3為附圖1中鋰電池充電電路的放大圖，由穩壓晶片Ul和鋰電池充電控制晶片U2，三極體Q2、Q5，穩壓二極體Dl和電阻Rl、R2、R8、RlO及電容Cl、C2組成。附圖4為附圖1中鋰電池過流保護電路的放大圖，由三極體Q1、Q4和分壓電阻R4、 R9及電阻R5組成。附圖5為附圖1中鋰電池過壓保護電路的放大圖，由三極體Q3，繼電器Sl，穩壓管 D2及電阻R3、R7組成。附圖6為附圖1中鋰電池電量檢測及報警電路的放大圖，由壓電陶瓷蜂鳴器LS1， 發光二極體DS1，二極體D3、D4、D5，4路CMOS門開關晶片U3和電阻Rll、R13、Rl7和電容 C5組成。附圖7為附圖1中鋰電池短路、過載保護電路的放大圖，由開關三極體Q8、Q9，繼 電器S2，開關S3、S4，發光二極體DS2、DS3和電阻R12、R14、R15，電容C4組成。附圖8為附圖1中鋰電池過熱保護電路的放大圖，由熱敏電阻R16、N型控制柵熱 晶閘管Q7、三極體Q6，電容C3組成。
具體實施方式
本實用新型將通過以下實施例作進一步說明。實施例。附圖1為本實施例的電路圖，附圖2-7為本實施例的附圖1中各分電路的放大圖。本實施例中，鋰電池充電控制晶片Ul為LM3420 ；穩壓晶片U2為LM317D2T ；繼電器 Sl 為 SW-SPST ；門開關晶片 U3 為 CD4011 ；Ql、Q2、Q4、Q3、Q5、Q6 為 2N2222, Q7 為 TT201, Q8 為 9012，Q9 為 9013 ；Dl 為 1N4001，D2、D3 為 2CW7，D4、D5 為 1N4007 ；DS1、DS2、DS3 為 LED2。附圖1中P2為鋰電池組，是三個鋰電池並聯而成的電池組，每個鋰電池輸出電壓 都是3.7V，容量都是1.4AH，並聯後輸出電壓為11. IV，電池組總容量為4. 2AH。圖中Pl接 12V/7A電源適配器。附圖2為鋰電池組的充電電路。由穩壓晶片Ul和鋰電池充電控制晶片U2，三極體 Q2、Q5，穩壓二極體Dl和電阻及電容組成。其中Rl = 1K、R2 = 10K、R8 = IK,RlO = 100K, Cl = lyF,C2 = IOnF0 Ul的輸出端通過R1、D1與Q2集電極連接，然後通過其發射極與U2 的3、4端連接；Q2的基極通過R6與Ul的輸入端連接，並通過Cl接地；U2的7端接地，C2、 RlO串接在其2、6端，6端再通過R8與Q5的基極連接；Q5的集電極與Ul的ADJ端連接，並 通過R2與Rl與Dl的連接點連接，其發射極接地。在開始充電時，電池電壓低於10. 4V，U2的輸出端無輸出，Q5關斷，Ul工作在恆流 輸出狀態；當電池電壓高於11. IV，Q5導通，Q5控制ADJ端，令Ul的輸出端電壓下降，讓電 池處於浮充電狀態，實現鋰電池組的浮動充電。附圖3為過流保護電路由三極體Ql、Q4和分壓電阻R4、R9及電阻R5組成。其中 R4 = 10K、R9 = 4. 7K、R5 = IK。R4與R9串接後連接到鋰電池的輸出端，Q4的基極連接在 R4與R9的連接點之間，其發射極與Ql的發射極連接，集電極分別連接到Ql基極和R5，R5 再分別與Ql的集電極和鋰電池的正極連接。電路正常工作時，通過R4與R9的分壓作用，使得Q4的基極電位比發射極電位高， 發射結承受反向電壓。於是Q4處於截止狀態，對穩壓電路沒有影響。當電路短路時，輸出 電壓為零，Q4的發射極相當於接地，則Q4處於飽和導通狀態，從而使調整管Ql基極和發射極近於短路，而處於截止狀態，切斷電路電流，從而達到保護目的。附圖4為過壓保護電路，由三極體Q3，繼電器Si，穩壓管D2及電阻R3、R7組成。 其中R3 = 10K, R7 = IK。D2的負極連接鋰電池正極，其正極連接Q3的基極，並通過R7接 地；Q3發射極接地，集電極通過R3連接到Sl的控制端，Sl的輸入、輸出端串接在鋰電池的 正極與P3的1埠之間。在該電路中，當輸入直流電源的電壓高於穩壓二極體的擊穿電壓值時，穩壓管擊 穿，有電流流過電阻R7，使電晶體Q3導通，繼電器動作，常閉接點斷開，切斷輸入。輸入電 源的極性保護電路可以跟輸入過電壓保護結合在一起，構成極性保護鑑別與過電壓保護電
路。 附圖5為電量檢測及報警電路。由壓電陶瓷蜂鳴器LS1，發光二極體DS1，二極體 D3、D4、D5，4路CMOS門開關晶片U3和電阻R11、R13、R17和電容C5組成。其中Rll = 4. 7K、 R13 = 100K、R17 = 68K、C5 = 5nF。鋰電池電壓通過Rll連接到U3的14腳，並通過Rl 1、 D3反向接地；鋰電池電壓信號通過採樣電阻R13、D4連接到晶片U3的1、2腳，D5的負極連 接U3的3腳、正極連接U3的5、6腳；U3的8腳連接到9腳，並通過R17接到U3的5、6腳， 同時通過R17、C15連接到U3的10、12、13腳；U3的11腳連接到LSl和DSl0當電池電壓正常時，R13取樣電壓較高，經二極體D4與其相連的反相器因輸入為 高電平，故輸出為低電平，使隔離二極體D5導通，導致由U3的4腳和10腳組成的音頻振蕩 器停振，壓電陶瓷蜂鳴器LSl不發聲。當電池電壓下降到需重新充電時，R13的取樣電壓降 到使U3的3腳輸出轉換為高電平，隔離二極體D5截止，U3的4腳和10腳組成的音頻振蕩 器工作，經U3的11腳驅動LSl工作發出報警聲。附圖6為短路和過載保護電路，由開關三極體Q8、Q9，繼電器S2，開關S3、S4，發光 二極體 DS2、DS3 和電阻 R12、R14、R15,電容 C4 組成。其中 R12 = 10K、R14 = 10K、R15 = 1.2K，C4 = lyF。鋰電池電壓通過DS2、R15接地，再通過S2、DS3、R15接地；鋰電池電壓信 號再通過R12連接到S3和Q8的集電極，Q8的基極與Q9的發射極連接，Q8的發射極與Q9 的基極連接，並通過C4和可調電阻R14接地，Q9的發射極接地。電池工作時，雙色發光管發綠光，指示直流電源正常。電池正常輸出時，發光管發 橙色光。在繼電器S2吸合的同時，三極體Q8基極也被下拉成低電平，Q8導通，此時Q9保 持導通，整個電路正常工作。當電池輸出端發生短路時，電池電壓被下拉成近似為零伏，三 極管Q9退出飽和導通狀態，繼電器S2釋放。本電路由R12和R14組成了分壓器，當電池電 壓一定時，如R14越小則分壓點電壓越低；反之，R12和R14是定值，電池電壓越低，同樣分 壓點電壓也越低。當分壓點電壓低於0. 7V時，三極體Q9截止，繼電器S2釋放，起到了限制 負荷電流的作用。附圖7為過熱保護電路，由熱敏電阻R16、N型控制柵熱晶閘管Q7、三極體Q6，電容 C3組成。其中R16為Hrl6-1200，C3 = IOOnF0 R16與C3並聯後再並聯在Q7上，Q7連接到 Q6的發射極和基極。是用功率電晶體的過熱保護，當溫度過高，晶體開關管Q6的基極電流被N型控制 柵熱晶閘管TT201旁路，開關管截止，切斷集電極電流，防止過熱。
權利要求一種血液分析儀的鋰電池供電電路，其特徵是由鋰電池組的充電電路、過流保護電路、過壓保護電路、電量檢測及報警電路、短路和過載保護電路、過熱保護電路、DC穩壓模塊組成；充電電路連接到鋰電池組的充電端，鋰電池組的輸出端依次連接到過流保護電路、過壓保護電路、DC穩壓模塊，通過DC穩壓模塊輸出；在過流保護電路、過壓保護電路之間，並聯接入電量檢測及報警電路、短路和過載保護電路、過熱保護電路。
2.根據權利要求1所述的電路，其特徵是所述的充電電路由穩壓晶片Ul和鋰電池充 電控制晶片U2，三極體Q2、Q5，穩壓二極體Dl和電阻R1、R2、R8、R10及電容C1、C2組成；Ul 的輸出端通過Rl、Dl與Q2發射極連接，然後通過其集電極與U2的3、4端連接；Q2的基極 通過R6與Ul的輸入端連接，並通過Cl接地；U2的7端接地，C2、R10串接在其2、6端，6端 再通過R8與Q5的基極連接；Q5的發射極與Ul的ADJ端連接，並通過R2與Rl與Dl的連 接點連接，其集電極接地。
3.根據權利要求1所述的電路，其特徵是所述的過流保護電路由三極體Q1、Q4和分壓 電阻R4、R9及電阻R5組成；R4與R9串接後連接到鋰電池的輸出端，Q4的基極連接在R4 與R9的連接點之間，其集電極與Ql的集電極連接，發射極分別連接到Ql基極和R5，R5再 分別與Ql的發射極和鋰電池的正極連接。
4.根據權利要求1所述的電路，其特徵是所述的過壓保護電路由三極體Q3，繼電器Si， 穩壓管D2及電阻R3、R7組成；D2的負極連接鋰電池正極，其正極連接Q3的基極，並通過R7 接地；Q3集電極接地並與DC穩壓模塊P3的3埠連接，發射極通過R3連接到S 1的控制 端，S 1的輸入、輸出端串接在鋰電池的正極與P3的1埠之間。
5.根據權利要求1所述的電路，其特徵是所述的電量檢測及報警電路由壓電陶瓷蜂鳴 器LS 1，發光二極體051，二極體03、04、05，4路01 3門開關晶片U3和電阻Rll、R13、R17 和電容C5組成；鋰電池電壓通過Rll連接到U3的14腳，並通過R11、D3反向接地；鋰電池 電壓信號通過採樣電阻R13、D4連接到晶片U3的1、2腳，D5的負極連接U3的3腳、正極連 接U3的5、6腳；U3的8腳連接到9腳，並通過R17接到U3的5、6腳，同時通過R17、C15連 接到U3的10、12、13腳；U3的11腳連接到LS 1和DSl。
6.根據權利要求1所述的電路，其特徵是所述的短路和過載保護電路由開關三極體 Q8、Q9，繼電器S2，開關S3、S4，發光二極體DS2、DS3和電阻R12、R14、R15，電容C4組成；鋰 電池電壓通過DS2、R15接地，再通過S2、DS3、R15接地；鋰電池電壓信號再通過R12連接到 S3和Q8的集電極，Q8的基極與Q9的發射極連接，Q8的發射極與Q9的基極連接，並通過C4 和可調電阻R14接地，Q9的發射極接地。
7.根據權利要求1所述的電路，其特徵是所述的過熱保護電路由熱敏電阻R16、N型控 制柵熱晶閘管Q7、三極體Q6，電容C3組成；R16與C3並聯後再並聯在Q7上，Q7連接到Q6 的發射極和基極。
專利摘要一種血液分析儀的鋰電池供電電路，其特徵是由鋰電池組的充電電路、過流保護電路、過壓保護電路、電量檢測及報警電路、短路和過載保護電路、過熱保護電路、DC穩壓模塊組成；充電電路連接到鋰電池組的充電端，鋰電池組的輸出端依次連接到過流保護電路、過壓保護電路、DC穩壓模塊，通過DC穩壓模塊輸出；在過流保護電路、過壓保護電路之間，並聯接入電量檢測及報警電路、短路和過載保護電路、過熱保護電路；本實用新型採用開關電源和鋰電池對儀器供電，電網有電時，開關電源供電，並關斷鋰電池供電；電網無電或無電網時，鋰電池供電；並能自動檢測鋰電池電量，給鋰電池自動充電或停止充電；同時有過流、過壓、過熱、過載、短路等保護裝置。
文檔編號H02J9/06GK201601535SQ20102011906
公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者吳翀, 龐彪, 王強, 翟立國, 胡琳, 許海東, 趙雄鋒, 黃潤, 龍偉 申請人:南昌百特生物高新技術股份有限公司