醫(yī)用呼吸機(jī)通常運(yùn)用24 V直流穩(wěn)壓電源模塊，當(dāng)溝通電網(wǎng)掉電時(shí)，醫(yī)用呼吸機(jī)無(wú)直流電源模塊供應(yīng)，然后形成呼吸機(jī)無(wú)法正常作業(yè);而通常短延時(shí)的UPS電源模塊在電網(wǎng)掉電時(shí)，最長(zhǎng)供應(yīng)應(yīng)負(fù)載的電源模塊，也只能堅(jiān)持30分鐘擺布，這對(duì)正在運(yùn)用呼吸機(jī)的患者來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。并且通常的UPS電源模塊報(bào)價(jià)較貴，病患家庭難以承受如此昂揚(yáng)的費(fèi)用。為了解決這一問(wèn)題，有必要規(guī)劃一種使用于呼吸機(jī)的廉價(jià)、不間斷電源模塊。經(jīng)過(guò)規(guī)劃一種變換開(kāi)關(guān)，當(dāng)電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間掉電的情況下，主動(dòng)變換為蓄電池供電，把蓄電池中的直流能量變換成一種能長(zhǎng)時(shí)間不間斷供應(yīng)的直流穩(wěn)壓電源模塊來(lái)供應(yīng)呼吸機(jī)正常作業(yè)，然后到達(dá)以低價(jià)的本錢(qián)就能保持患者生命的意圖。

?

一、總體規(guī)劃

?

平常呼吸機(jī)由市電驅(qū)動(dòng)作業(yè)，在溝通電網(wǎng)斷電時(shí)，對(duì)比器電路主動(dòng)檢測(cè)到斷電直流壓降，輸出一個(gè)低電平信號(hào)，在設(shè)定的時(shí)刻內(nèi)，經(jīng)過(guò)一級(jí)延時(shí)、自鎖器、二級(jí)延時(shí)電路送給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行開(kāi)關(guān)變換動(dòng)作，將呼吸機(jī)轉(zhuǎn)為由電池組1供電;當(dāng)電池組1長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，電壓降至預(yù)訂值時(shí)，對(duì)比器電路檢測(cè)到預(yù)訂值壓降，輸出一個(gè)低電平信號(hào)，在設(shè)定的時(shí)刻內(nèi)，經(jīng)過(guò)一級(jí)延時(shí)、自鎖器、二級(jí)延時(shí)電路送給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行開(kāi)關(guān)變換動(dòng)作，將呼吸機(jī)作業(yè)于電池1轉(zhuǎn)為由電池組2供電;這么可以確保呼吸機(jī)在溝通電網(wǎng)斷電后有較長(zhǎng)的作業(yè)時(shí)刻。

?

這一作業(yè)方案總體規(guī)劃，它由對(duì)比器、一級(jí)延時(shí)、自鎖器、二級(jí)延時(shí)、驅(qū)動(dòng)器、呼吸機(jī)、市電以及電池組1和電池組2所構(gòu)成。

?

二、元器件特性

?

2.1 LM339對(duì)比器

?

LM339由4組獨(dú)立的精密電壓對(duì)比器構(gòu)成，具有低失調(diào)電壓的特色。它特別為在較大的電壓規(guī)模內(nèi)單電源模塊作業(yè)而規(guī)劃，最大可在36 V直流下作業(yè)，但也可在雙電源模塊電壓下作業(yè)，最大+18 V直流電源模塊下作業(yè)。每一片LM339芯片內(nèi)由4個(gè)對(duì)比器構(gòu)成，每個(gè)對(duì)比器由一對(duì)同相輸入端Q1和反相輸入端Q4和一個(gè)輸出端Q8構(gòu)成;由圖中可見(jiàn)，LM339輸出是發(fā)射極接地NPN晶體管的集電極開(kāi)路方式。集電極互連供應(yīng)輸出“或”功用。輸出上拉電阻可銜接任何電源模塊電壓，輸出管吸入電流受有用驅(qū)動(dòng)量和β的影響。到達(dá)最大約束電流(大約16 mA)，輸出管要退出飽滿，輸出電壓很快上升。

?

2.2?零狀況呼應(yīng)

?

設(shè)電容在某剎那間t0，而在t0之前剎那間(to-)電路未加電壓輸入，并且本身電壓處于零狀況;在t0剎那間電路加上輸入，由此而致使的呼應(yīng)界說(shuō)為電路的零狀況呼應(yīng)。因而，零狀況呼應(yīng)是只是由于輸入所致使的。零狀況呼應(yīng)與輸入有關(guān)。在安穩(wěn)輸入直流電源模塊效果下，電路內(nèi)的物理進(jìn)程實(shí)質(zhì)上是電容動(dòng)態(tài)元件的儲(chǔ)能從無(wú)到有的添加進(jìn)程。因而，對(duì)RC電路來(lái)說(shuō)，跟著電容儲(chǔ)能的添加，電容電壓uc(t)也按指數(shù)規(guī)則在添加。其間uc(∞)為電容電壓的穩(wěn)態(tài)值(t=∞時(shí)的數(shù)值)，τ=RC。在t=∞時(shí)，電容相當(dāng)于開(kāi)路，可由此算出uc(∞)，它與輸入電源模塊有關(guān)。當(dāng)uc(t)、uc(∞)、τ=RC確守時(shí)，就可以斷定電容充電的時(shí)刻長(zhǎng)短。兩頭取對(duì)數(shù)，得

?

三 電路規(guī)劃

?

3.1?對(duì)比器

?

圖3的B1是對(duì)比器，在它的反相端4腳由電阻R2、二極管D5和發(fā)光二極管F1構(gòu)成參數(shù)穩(wěn)壓器，在電源模塊電壓24 V時(shí)，使B1的4腳箝位在2.9 V電壓，這時(shí)F1發(fā)光二極管正常發(fā)光，它有2個(gè)效果，第一個(gè)效果，起箝位電壓效果，第二個(gè)起指示24 V電壓正常供電的效果，其正常發(fā)光時(shí)電流為10mA擺布。在B1對(duì)比器的同相端5腳由電阻R1、電位器W1和電阻R3構(gòu)成串聯(lián)分壓器，經(jīng)過(guò)調(diào)理W1，其分壓規(guī)模在3.2～1.6 V規(guī)模。B1對(duì)比器的輸出端2腳，由圖2可知，LM339內(nèi)部Q8是發(fā)射極接地NPN晶體管的集電極開(kāi)路OC門(mén)方式，R4是其上拉電阻，R4接電容C1，當(dāng)對(duì)比器輸出高電平常，由于2腳是OC門(mén)方式，R4和C1構(gòu)成串聯(lián)電路，C1電容無(wú)法充電，當(dāng)2腳輸出低電平常，LM339內(nèi)部Q8晶體管導(dǎo)通，R4和C1構(gòu)成串聯(lián)電路，C1這時(shí)開(kāi)端充電。詳細(xì)2腳是輸出高電平仍是低電平，是由B1對(duì)比器的4腳和5腳電壓決議的，當(dāng)5腳電壓高于4腳電壓，就輸出高電平;當(dāng)5腳電壓低于4腳電壓就輸出低電平，完結(jié)電壓對(duì)比的效果;由于B1對(duì)比器的5腳電壓分壓是在3.2～1.6 V規(guī)模，徹底掩蓋B1對(duì)比器4腳電壓2.9 V，所以當(dāng)5腳電壓高于2.9 V，2腳就輸出高電平，當(dāng)5腳低于2.9 V，2腳就輸出低電平，這一電平的輸出，為后續(xù)的延時(shí)電路做準(zhǔn)備。

?

3.2?一級(jí)延時(shí)電路

?

由于呼吸機(jī)在電源模塊變換進(jìn)程中，需求牢靠地變換，所以需求加延時(shí)電路。在對(duì)比器B1的2腳為開(kāi)路狀況時(shí)，晶體三極管T1是處于截止?fàn)顩r的，所以C1是無(wú)法充電的，只有當(dāng)對(duì)比器B1的2腳為低電平常，由C1和R4構(gòu)成的串聯(lián)電路，C1開(kāi)端由零狀況開(kāi)端充電，當(dāng)電容充電到0.7 V時(shí)，晶體管T1開(kāi)端導(dǎo)通，跟著C1充電電壓不斷地添加，經(jīng)過(guò)T1射極跟從，R6上電壓不斷地添加，這意味著R6上的電流不斷地添加，R6上的電流不斷地添加，又致使風(fēng)上的電壓不斷地添加，直到R5上的電壓到達(dá)2 V電壓，這個(gè)電壓被F2發(fā)光二極管箝位在2 V。電容C1充電電壓按6公式指數(shù)曲線添加。

?

呼吸機(jī)需求直流24 V電壓供電，呼吸機(jī)在翻開(kāi)電源模塊開(kāi)關(guān)K1時(shí)，由于內(nèi)部有濾波電容，在發(fā)動(dòng)本身電源模塊時(shí)，有一個(gè)很大的浪涌電流，形成供應(yīng)電源模塊電壓降低到10 V，大約延時(shí)2 s才回到24 V安穩(wěn)電壓。由于電源模塊下降到10 V，這10 V的電壓，經(jīng)過(guò)R1、W1、R3的分壓，對(duì)比器B1的5腳在W1的上端分壓得到1.334V電壓，這一電壓比對(duì)比器B1的4腳電壓低，形成對(duì)比器B1的2腳輸出低電平，發(fā)動(dòng)后續(xù)C1和R4一級(jí)延時(shí)電路，依據(jù)呼吸機(jī)在發(fā)動(dòng)時(shí)這一特色，所以延時(shí)時(shí)刻有必要大于2 s，才不至于后續(xù)電路發(fā)生誤動(dòng)作。

?

3.3?自鎖電路

?

由于發(fā)光二極管F2導(dǎo)通時(shí)被箝位在2 V，此2 V電壓把對(duì)比器B2的6腳、B3的10腳、B4的8腳箝位在2 V，而對(duì)比器B2的7腳、B3的11腳、B4的9腳被D6箝位在0.7 V，這說(shuō)明B2、B3、B4反相端的電位都大于B2、B3、B4同相端的電位，此刻，B2、B3、B4輸出都一起處于導(dǎo)通狀況。這時(shí)即便對(duì)比器B1的2腳假如處于開(kāi)路狀況也不影響B(tài)2、B3對(duì)比器輸出的導(dǎo)通狀況，由于C1和R4串聯(lián)可以經(jīng)過(guò)B2、B3導(dǎo)通狀況對(duì)C1進(jìn)行充電，C1的充電又加快R6上電壓的添加，R6上的電流也跟著添加，直到T1到達(dá)導(dǎo)通，這一進(jìn)程是一個(gè)正反饋進(jìn)程，此刻電路處于自鎖狀況，也就是說(shuō)，對(duì)比器B1輸入端的任何電壓改變，其2腳輸出改變都不會(huì)影響后續(xù)電路。

?

3.4?二級(jí)延時(shí)電路

?

一旦自鎖電路處于自鎖時(shí)，二級(jí)延時(shí)電路就開(kāi)端延時(shí)，二級(jí)延時(shí)電路由C2和R8所構(gòu)成，由于自鎖時(shí)，對(duì)比器B4的14腳，處于導(dǎo)通狀況，這給C2和R8供應(yīng)了充電的回路，當(dāng)C2上的電壓充電到必定電壓時(shí)，T2晶體管開(kāi)端導(dǎo)通，但還不是徹底導(dǎo)通，由于跟著C2上的電壓充電，T2的發(fā)射極上的電流是跟著C2上的電壓添加而添加的，最終到達(dá)導(dǎo)通。其充電的時(shí)刻，依據(jù)上面式(2)計(jì)算。

?

3.5?驅(qū)動(dòng)器

?

驅(qū)動(dòng)器是由電阻R10、T3中功率晶體管3DA87以及繼電器J1和J2構(gòu)成，當(dāng)三體管T2導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)過(guò)3DA87進(jìn)一步電流擴(kuò)大得到一個(gè)可以使繼電器吸合的作業(yè)電流，由于J1和J2是相同類型的繼電器并聯(lián)，則兩繼電器一起被驅(qū)動(dòng)，把E1和E2直流電源模塊切換到E3和E4電源模塊，電阻R9是為了避免三體管T2在截止?fàn)顩r時(shí)由于有一個(gè)穿透電流ICEC。這一穿透電流很容易被三極管3DA87擴(kuò)大，致使三極管3DA87導(dǎo)通發(fā)生誤動(dòng)作，為了避免這一景象，所以在T2的集電極到地之間接一個(gè)R9電阻，降低對(duì)T3的影響，穿透電流在R9上樹(shù)立的電壓不足以翻開(kāi)3DA87三極管，圖3中凡的效果同R9的效果是相同的。

?

3.6?一級(jí)延時(shí)時(shí)刻和二級(jí)延時(shí)時(shí)刻計(jì)算

?

呼吸機(jī)正常作業(yè)時(shí)，作業(yè)電壓是24 V，當(dāng)下降到21 V電壓時(shí)，呼吸機(jī)也許作業(yè)就不安穩(wěn)，所以有必要變換到E3和E4的24 V電壓上。當(dāng)電池E1和E2作業(yè)了很長(zhǎng)一段時(shí)刻，電壓下降到21 V，就也許形成對(duì)比器B1的5腳電壓小于4腳電壓，發(fā)動(dòng)對(duì)比器B1的2腳輸出低電平。為C1和R4一級(jí)延時(shí)電路做準(zhǔn)備，延時(shí)電路發(fā)動(dòng)，致使電路自鎖。

?

自鎖器是在R5電壓大于0.7 V電壓時(shí)開(kāi)端自鎖的，當(dāng)R5電壓在0.7 V時(shí)，其上電流為0.7 mA，這時(shí)，R6上的2 K電阻可取得1.2 V的電壓，經(jīng)過(guò)T1管發(fā)射極到基極PN結(jié)0.7 V電壓，在C1電容上，可得到充電電壓2.1 V電壓，依據(jù)式(2)一級(jí)延時(shí)時(shí)刻：驅(qū)動(dòng)器是在C2充電到0.7 V電壓時(shí)才開(kāi)端作業(yè)的，所以二級(jí)延時(shí)時(shí)刻：從以上計(jì)算看出，攪擾小于3 s，電路不會(huì)自鎖，大于3秒電路會(huì)自鎖，從電壓降到21 V到繼電器J1和J2牢靠變換，需5 s時(shí)刻，這么就確保了呼吸機(jī)變換開(kāi)關(guān)的牢靠性。

?

3.7?整機(jī)作業(yè)原理與電路調(diào)試

?

第一步：調(diào)理W1電位器，把滑動(dòng)端調(diào)到最上端，接通溝通220 V電壓，這時(shí)D8負(fù)端取得24 V直流電壓，F(xiàn)1發(fā)光二極管發(fā)光，指示24V,電源模塊79868.cn.現(xiàn)已上電。接通呼吸機(jī)開(kāi)關(guān)K1，呼吸機(jī)取得24 V直流電壓。接著接通K開(kāi)關(guān)，E1和E2串聯(lián)24 V電池電壓經(jīng)過(guò)D3和D4被接入電路，此刻，呼吸機(jī)取得的電壓是由D8和D3輸出來(lái)決議的，當(dāng)D8輸出的對(duì)地電壓高于D3輸出的對(duì)地電壓時(shí)，D3反相偏置而截止，呼吸機(jī)取得的作業(yè)電壓就由電網(wǎng)供應(yīng)的能量來(lái)決議，反之，就由電池供應(yīng)能量。

?

第二步：斷開(kāi)市電，使D8輸出為0 V，此刻，呼吸機(jī)由E1和E2電池供應(yīng)電壓24 V。

?

第三步：調(diào)理W1電位器滑動(dòng)端到最下端，此點(diǎn)電壓比對(duì)比器B1的4腳電壓低，此刻，對(duì)比器B1的2腳輸出低電平，接著C1和R4延時(shí)充電，隨后把T1接通，在R5上樹(shù)立2V電壓，此電壓大于D6電壓，經(jīng)過(guò)對(duì)比，使B2、B3、B4輸出低電平，C1和R4持續(xù)充電，此進(jìn)程是一個(gè)正反饋進(jìn)程，把對(duì)比器2腳鎖死，即便對(duì)比器2腳改變也不會(huì)影響C1和R4持續(xù)充電。電路自鎖后，經(jīng)過(guò)C2和R8持續(xù)延時(shí)充電，打通晶體管T2和T3，T3驅(qū)動(dòng)J1和J2線包，繼電器J1和J2常閉點(diǎn)2和4剎那間接通J1和J2常開(kāi)點(diǎn)1和3，把串聯(lián)E3和E4電池接入電路，供應(yīng)應(yīng)呼吸機(jī)24 V電源模塊。為了指示電池電壓變換成功，在繼電器J1的常閉開(kāi)關(guān)中，接一R12和F3串聯(lián)支路，當(dāng)開(kāi)關(guān)變換成功后，24 V加在該串聯(lián)支路上，發(fā)光二極管F3發(fā)光，表示開(kāi)關(guān)變換成功。

?

電路中D1和D2是降壓二極管，由于電動(dòng)摩托車(chē)4節(jié)電瓶在充溢電壓時(shí)，電壓可到達(dá)51 V直流電壓，為了在呼吸機(jī)上得到24 V的直流電壓，所以要用D1和D2來(lái)進(jìn)行降壓。電路中K是雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K按下時(shí)，常開(kāi)點(diǎn)閉合，接通電源模塊，一起C1兩頭的常閉點(diǎn)斷開(kāi)，C1和R4延時(shí)充電;當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，電源模塊斷開(kāi)，C1兩頭被閉合，C1放電。

?

四、結(jié)束語(yǔ)

?

呼吸機(jī)變換開(kāi)關(guān)相當(dāng)于一臺(tái)UPS電源模塊，但從作業(yè)原理上又不同于UPS電源模塊，UPS電源模塊在電網(wǎng)斷電時(shí)，供應(yīng)的是溝通220 V電壓。而呼吸機(jī)變換開(kāi)關(guān)在電網(wǎng)斷電時(shí)，給負(fù)載供應(yīng)的是長(zhǎng)時(shí)間的直流電壓，此電壓由電動(dòng)摩托車(chē)電池替代，所以呼吸機(jī)在電網(wǎng)斷電的情況下能長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。依據(jù)這一作業(yè)原理，它可用在當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，需求直流作業(yè)的任何額外電壓負(fù)載，所以它有著很廣泛的使用。從長(zhǎng)時(shí)間使用中，它作業(yè)安穩(wěn)牢靠。

了解更多電源模塊信息請(qǐng)點(diǎn)擊http://79868.cn/news/industry.html

廣州頂源電子科技有限公司?

地 ?址：廣東省廣州市天河區(qū)科學(xué)城敬業(yè)三街7號(hào)玉樹(shù)工業(yè)園D棟

電 ?話：020-82019000

傳 ?真：020-82019111

郵 ?箱：sales@gztoppower.com

網(wǎng) ?站：http://79868.cn