专利名称：一种除颤器用快速电容充电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于除颤器的电容充电电路。
背景技术：
心室纤维性颤动是一种导致心脏丧失正常跳动中的协调的机械收缩的心脏疾病，是一种对生命威胁很大的心脏疾病。使心室纤维性颤动的心脏恢复正常跳动的通常办法是使用体外心脏除颤器对心脏进行强电击，使心肌细胞重新极化，回到各自的相位，重新开始正常跳动。体外心脏除颤器已经在临床使用多年，在心室纤维性颤动引起快速心律不齐的早期治疗中效果显著。
体外心脏除颤器使用的强电击是用高压电容器储存能量，通过电极向人体放电。高压电容器的电容值几十到几百微法，最高储存能量可达400焦耳，电压达几千伏。电击的过程只有几毫秒到几十毫秒。
临床显示，在心室纤维性颤动引起快速心律不齐后的几分钟内实施除颤治疗的效果较好，如果在10分钟内没有进行除颤治疗，其存活率不足2％。这就要求除颤电容器必须在短时间内蓄满足够的能量，供除颤使用。
该除颤器电容充电电路的电源是一个功率较大的直流电源，最快要在几秒内能输出400焦耳的能量。该电路采用一个变压器，产生高达几千伏的高压。变压器初级设置一个高频开关和高频开关驱动电路，用于产生高频的脉冲电流。变压器次级设置整流电路，把变压器的输出整流后向电容充电。
该电路的高频开关如果用单一的频率进行充电，开关频率过高将无法使变压器储存足够的能量，变压器的次级将不能输出足够的能量。频率太低会使变压器初级饱和，将浪费充电能量，降低充电效率。也不符合该充电电路快速充电的要求。而且由于电路参数的不一致，充电过程中各部分能量的变化，该电路充电过程的时间参数也会改变，不可能使用单一的频率进行充电。
实用新型内容针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可实现快速充电的除颤器用快速电容充电电路。
为实现上述目的，本实用新型提供的一种除颤器用快速电容充电电路包括充电控制电路、驱动芯片、开关、变压器、储能电容、电流采样电路、变压器磁储存检测电路、蓄能电容充电电流检测电路和变压器磁能释放状态检测电路，充电控制电路依次通过驱动芯片、开关和变压器相连；其中，所述电流采样电路设置在所述充电控制电路和开关之间，用于检测所述变压器初级的状态；所述变压器磁储存检测电路设置在所述充电控制电路和变压器的初级之间，用于检测磁能储存状态；所述蓄能电容充电电流检测电路设置在蓄能电容充电回路和充电控制电路之间，用于检测蓄能电容的充电电流；所述变压器磁能释放状态检测电路设置在所述充电控制电路和变压器的次级之间，用于检测变压器磁能释放的状态。
进一步地，还包括电容电压采样检测电路，该电路设置在所述充电控制电路和所述变压器的次级之间，用于在电容电压充过电压门限后，迅速停止向储能电容充电。
进一步地，所述电流采样电路包括电流采样电阻、第二信号放大器和第二模数转换器，所述开关、电流采样电阻、第二信号放大器、第二模数转换器和充电控制电路依次相连。
进一步地，所述变压器磁存储检测电路包括磁能存储传感器、第一信号放大器和第一模数转换器，所述磁能存储传感器靠近变压器初级，并与第一信号放大器、第一模数转换器和充电控制电路依次相连。
进一步地，所述变压器磁能释放状态检测电路包括磁能释放传感器、第三信号放大器和第三模数转换器，所述磁能释放传感器靠近变压器次级，并与第三信号放大器、第三模数转换器和充电控制电路依次相连。
进一步地，所述储能电容电压采样检测电路包括分压电阻、第四信号放大器、第四模数转换器和过压比较器，所述分压电阻并联在蓄能电容上，并与第四信号放大器、过压比较器和充电控制电路依次相连，所述第四模数转换器的一端连接到所述第四信号放大器和过压比较器相连的一端，所述第四模数转换器的另一端与所述充电控制电路相连。
进一步地，还包括用于检测蓄能电容充电电流的电容充电电流检测电路，该电流充电电流检测电路包括电容充电电流采样、第五信号放大器和第五模数转换器，所述变压器的次级、电容充电电流采样、第五信号放大器、第五模数转换器和充电控制电路依次相连。
进一步地，在所述第三模数转换器、第四模数转换器、第五模数转换器和过压比较器与所述充电控制电路之间还设置有光电隔离电路，用于隔离低压的控制电路和高压的电容充电及检测部分。
本实用新型的特点是1、设置有磁能储存检测电路，检测变压器储存的磁能，防止变压器工作在磁饱和状态，提高充电效率；2设置有磁能释放状态检测电路，检测变压器释放磁能向蓄能电容充电的状态，防止变压器磁能释放后期的以非常低的效率向蓄能电容充电，提高充电速度；3、设置有电流采样电路，防止变压器工作在磁饱和状态，提高充电效率；4设置有电容电压采样检测电路，检测蓄能电容电压是否达到需求值，保护蓄能电容防止过充。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括充电控制电路1、驱动芯片7、开关9、变压器11、储能电容19、电流采样电路1b、变压器磁储存检测电路1a、变压器磁能释放状态检测电路3a、电容电压采样检测电路4a和电容充电电流检测电路5a，充电控制电路1依次通过驱动芯片7、开关9和变压器11相连；其中，电流采样电路1b包括电流采样电阻10、第二信号放大器8和第二模数转换器4，开关9、电流采样电阻10、第二信号放大器8、第二模数转换器4和充电控制电路1依次相连，用于检测变压器11初级的电感效应；变压器磁储存检测电路1a包括磁能存储传感器5、第一信号放大器6和第一模数转换器3，磁能存储传感器5靠近变压器11的初级，并与第一信号放大器6、第一模数转换器3和充电控制电路1依次相连，用于检测磁能储存信号；变压器磁能释放状态检测电路3a包括磁能释放传感器14、第三信号放大器15和第三模数转换器16，磁能释放传感器14靠近变压器11的次级，并与第三信号放大器15、第三模数转换器16和充电控制电路1依次相连，用于检测变压器11释放的磁能；电容充电电流检测电路5a包括电容充电电流采样22、第五信号放大器23和第五模数转换器24，变压器11的次级、电容充电电流采样22、第五信号放大器23、第五模数转换器24和充电控制电路1依次相连；电容电压采样检测电路4a包括；分压电阻20、第四信号放大器21、第四模数转换器18和过压比较器17，变压器11的次级、分压电阻20、第四信号放大器21、过压比较器17和除颤器1依次相连，第四模数转换器18的一端连接到第四信号放大器21和过压比较器17相连的一端，第四模数转换器18的另一端与充电控制电路1相连，用于在储能电容19电压充过电压门限后，迅速停止向储能电容19充电；另外，在第三模数转换器16、第四模数转换器15、第五模数转换器24和过压比较器19与充电控制电路1之间还设置有光电隔离电路12，用于隔离低压的除颤器控制器1和高压的储能电容19及检测部分，使控制电路能更加稳定的工作。
充电控制电路1负责充电过程的处理和协调，电源2为充电电路提供电源，变压器11负责将低压电能通过磁能转换成高压电能向蓄能电容19充电，下面以反激变压器为特例说明该充电电路的工作过程。开始充电时，充电控制电路1控制驱动芯片7打开开关9，电源2通过变压器11初级开关9、电流采样电阻10放电，放电初期，由于变压器11初级的电感效应，电流是不断增加的。在变压器11初级电流增加时，变压器11的次级产生反向电压，但由于整流二极管13关断，所以变压器11的次级没有电流。磁能储存传感器5检测到磁能储存信号，经过放大6和A/D转换3输送到充电控制电路1，当储存的磁能达到一定的能量后，变压器11初级的电流达到峰值。变压器11的初级电流由电流采样10采集，经放大8和A/D转换4传输给充电控制电路1。充电控制电路1通过磁能储存检测电路1a和电流采样电路1b检测变压器11初级能量储存的状态。当能量储存达到峰值，充电控制电路1通过驱动芯片7关闭开关9，变压器11储存的磁能将通过次级进行释放，在变压器11初级电流突然停止时，变压器11次级产生正向高压，整流二极管13打开，变压器11次级开始向蓄能电容19充电。磁能释放检测传感器14检测变压器11释放的磁能，经过放大15、A/D转换16和光电隔离12传输给充电控制电路1，当磁能释放基本结束时，蓄能电容19的充电速度很缓慢，控制器可以通过电容充电电流检测电路检测蓄能电容19的充电速度。为加快充电速度，充电控制电路1通过磁能释放检测电路3a和蓄能电容充电电流采样电路5a检测变压器11次级能量释放的状态。当能量释放基本结束时，充电控制电路1控制驱动芯片7打开开关9，使变压器8进行下一次蓄能。如此循环直到蓄能电容19的电压达到需求值。蓄能电容19的电压值由分压电阻20、放大21、A/D转换18经光电隔离电路12传输给充电控制电路1。蓄能电容19的电压达到需求值后，充电控制电路1控制整个充电电路停止充电，蓄能电容19储存的电能得到保存，可以通过放电电路进行除颤。充电控制电路1通过光电隔离电路12和过压比较器17防止充电电路对蓄能电容19过充而损坏蓄能电容19。
权利要求1.一种除颤器用快速电容充电电路，包括充电控制电路、驱动芯片、开关和变压器，充电控制电路依次通过驱动芯片、开关和变压器相连；其特征在于，还包括储能电容、电流采样电路、变压器磁储存检测电路、变压器磁能释放状态检测电路和电容充电电流采样电路；其中，所述电流采样电路设置在所述充电控制电路和开关之间，用于检测所述变压器初级的电流；所述变压器磁储存检测电路设置在所述充电控制电路和变压器的初级之间，用于检测磁能储存信号；所述变压器磁能释放状态检测电路设置在所述充电控制电路和变压器的次级之间，用于检测变压器释放的磁能；所述电容充电电流采样电路设置在所述的充电控制电路和蓄能电容充电回路之间，用于检测变压器对蓄能电容的充电电流。
2.根据权利要求1所述的一种除颤器用快速电容充电电路，其特征在于，还包括电容电压采样检测电路，该电路设置在所述充电控制电路和所述变压器的次级之间，用于在电容电压充过电压门限后，迅速停止向储能电容充电。
3.根据权利要求1或2所述的一种除颤器用快速电容充电电路，其特征在于，所述电流采样电路包括电流采样电阻、第二信号放大器和第二模数转换器，所述开关、电流采样电阻、第二信号放大器、第二模数转换器和充电控制电路依次相连。
4.根据权利要求3所述的一种除颤器用快速电容充电电路，其特征在于，所述变压器磁存储检测电路包括磁能存储传感器、第一信号放大器和第一模数转换器，所述磁能存储传感器靠近变压器(11)的初级，并与第一信号放大器、第一模数转换器和充电控制电路依次相连。
5.根据权利要求4所述的一种除颤器用快速电容充电电路，其特征在于，所述变压器磁能释放状态检测电路包括磁能释放传感器靠近变压器(11)的次级，并与第三信号放大器和第三模数转换器，所述磁能释放传感器、第三信号放大器、第三模数转换器和充电控制电路依次相连。
6.根据权利要求5所述的一种除颤器用快速电容充电电路，其特征在于，所述储能电容电压采样检测电路包括分压电阻、第四信号放大器、第四模数转换器和过压比较器，所述分压电阻并联在蓄能电容上，并与第四信号放大器、过压比较器和除颤器依次相连，所述第四模数转换器的一端连接到所述第四信号放大器和过压比较器相连的一端，所述第四模数转换器的另一端与所述充电控制电路相连。
7.根据权利要求6所述的一种除颤器用快速电容充电电路，其特征在于，还包括用于检测蓄能电容充电电流的电容充电电流检测电路，该电流充电电流检测电路包括电容充电电流采样、第五信号放大器和第五模数转换器，所述变压器的次级、电容充电电流采样、第五信号放大器、第五模数转换器和充电控制电路依次相连。
8.根据权利要求7所述的一种除颤器用快速电容充电电路，其特征在于，在所述第三模数转换器、第四模数转换器和过压比较器与所述充电控制电路之间还设置有光电隔离电路，用于隔离除尘器控制器和储能电容。
专利摘要本实用新型公开了一种除颤器用快速电容充电电路，该电路包括充电控制电路、驱动芯片、开关、变压器、储能电容、电流采样电路、变压器磁储存检测电路和变压器磁能释放状态检测电路，充电控制电路依次通过驱动芯片、开关和变压器相连。本实用新型具有1.设置有磁能储存检测电路，检测变压器储存的磁能，防止变压器工作在磁饱和状态；2.设置有磁能释放状态检测电路，检测变压器释放磁能向蓄能电容充电的状态，防止变压器磁能释放后期的以非常低的效率向蓄能电容充电；3.设置有电流采样电路，防止变压器工作在磁饱和状态，提高充电效率；4.设置有蓄能电容充电电流检测电路，提高蓄能电容的充电速度；5.设置有电容电压采样检测电路，检测蓄能电容电压是否达到需求值，保护蓄能电容防止过充。
文档编号A61N1/39GK2928126SQ20062011905
公开日2007年8月1日 申请日期2006年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者刘忠英, 汲永涛, 任若为 申请人:北京麦邦光电仪器有限公司