一種電刺激裝置及其控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型適用于電學領域，提供了一種電刺激裝置及其控制電路。所述控制電路包括總使能控制模塊和升壓模塊，其特征在于，所述控制電路還包括波形控制模塊和MCU，其中，總使能控制模塊、升壓模塊和波形控制模塊依次連接，總使能控制模塊、升壓模塊和波形控制模塊還分別與MCU連接，波形控制模塊包括由MCU輸出的兩個不同的占空比信號來控制的兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路。本實用新型使電刺激裝置的控制電路的輸出波形具有對稱性，容易進行輸出控制；且通過MCU輸出的兩個不同的占空比信號，在電刺激裝置的控制電路的輸出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信號。
【專利說明】—種電刺激裝置及其控制電路

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電學領域，尤其涉及一種電刺激裝置及其控制電路。

【背景技術】
[0002]電刺激屬于神經(jīng)肌肉電刺激的范疇，是利用一定強度的低頻脈沖電流，通過預先設定的程序來刺激一組或多組肌肉，誘發(fā)肌肉運動或模擬正常的自主運動，以達到改善或恢復被刺激肌肉或肌群功能的目的。目前電刺激療法的研究與應用已涉及臨床醫(yī)療的各個領域，電刺激療法所采用的裝置稱為電刺激裝置。
[0003]現(xiàn)有技術的電刺激裝置的控制電路通常包括總使能控制模塊和升壓模塊，總使能控制模塊控制總的輸出電壓，升壓模塊將電源電壓升到所需要的電壓。然而，現(xiàn)有技術的電刺激裝置的控制電路輸出單一不可調(diào)，存在控制比較繁瑣的問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種電刺激裝置及其控制電路，旨在解決現(xiàn)有技術的電刺激裝置的控制電路輸出單一不可調(diào)，存在控制比較繁瑣的問題。
[0005]第一方面，本實用新型提供了一種電刺激裝置的控制電路，所述控制電路包括總使能控制模塊和升壓模塊，所述控制電路還包括波形控制模塊和MCU，其中，總使能控制模塊、升壓模塊和波形控制模塊依次連接，總使能控制模塊、升壓模塊和波形控制模塊還分別與MCU連接，波形控制模塊包括由MCU輸出的兩個不同的占空比信號來控制的兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路。
[0006]進一步地，每個波形控制電路包括并聯(lián)的開關電路和輸出邏輯控制電路。
[0007]進一步地，總使能控制模塊包括第一 NPN開關三極管、第二 PMOS管和第二電阻，其中，第一 NPN開關三極管的基極接MCU，第一 NPN開關三極管的發(fā)射極接地，第一 NPN開關三極管的集電極分別接第二電阻的一端和第二 PMOS管的柵極，第二 PMOS管的漏極接升壓模塊的輸入電壓端，第二 PMOS管的源極接第二電阻的另一端以及電刺激裝置的控制電路的電壓輸入端，第二 PMOS管的漏極作為總使能控制模塊的輸出端。
[0008]進一步地，總使能控制模塊還包括第一電阻，第一 NPN開關三極管的基極通過第一電阻接MCU。
[0009]進一步地，升壓模塊包括輸入電感、瞬態(tài)抑制二極管、續(xù)流二極管、第三NMOS開關管、輸出濾波電容、第三電阻、第四電阻和第五電阻組成，輸入電感的前端接總使能控制模塊的輸出端以及瞬態(tài)抑制二極管的負極，輸入電感的末端接第三NMOS開關管的漏極和續(xù)流二極管的正極，第三NMOS開關管的柵極接MCU的控制端，第三NMOS開關管的源極接地，續(xù)流二極管的負極接輸出濾波電容的一端，第三電阻以及串聯(lián)的第四電阻和第五電阻組成的反饋網(wǎng)絡接輸出濾波電容的兩端，第三電阻的兩端作為升壓電路的輸出端接波形控制模塊。
[0010]進一步地，兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路包括第一波形控制電路和第二波形控制電路，第一波形控制電路和第二波形控制電路均包括并聯(lián)的開關電路和輸出邏輯控制電路。
[0011]進一步地，第一波形控制電路的開關電路包括第五NPN三極管和第六電阻，第五NPN三極管的基極接MCU，第六電阻的一端接升壓電路的輸出端，第六電阻的另一端接第五NPN三極管的集電極，第五NPN三極管的發(fā)射極接第二波形控制電路的第二輸入端；
[0012]第一波形控制電路的輸出邏輯控制電路包括第四NPN三極管、第六PNP三極管、第八電阻和第三二極管，第四NPN三極管的集電極接第六電阻的一端和升壓電路的輸出端，第四NPN三極管的基極接第六電阻的另一端，第四NPN三極管的集電極作為第一波形控制電路的第一輸出端接第二波形控制電路的第一輸入端，第四NPN三極管的發(fā)射極接第八電阻的一端，第八電阻的另一端接第一電壓輸出端和第三二極管的正極，第三二極管的負極接第六PNP三極管的集電極，第六PNP三極管的基極接第五NPN三極管的集電極，第六NPN三極管的發(fā)射極作為第一波形控制電路的第二輸出端接第二波形控制電路的第二輸入端。
[0013]進一步地，第二波形控制電路的開關電路包括第八NPN三極管和第七電阻，第八NPN三極管的基極接MCU，第七電阻的一端接升壓電路的輸出端和第一波形控制電路的第一輸出端，第七電阻的另一端接第八NPN三極管的集電極，第八NPN三極管的發(fā)射極接第一波形控制電路的第二輸出端；
[0014]第二波形控制電路的輸出邏輯控制電路包括第七NPN三極管、第九PNP三極管、第九電阻和第四二極管，第七NPN三極管的集電極接第七電阻的一端、升壓電路的輸出端和第一波形控制電路的第一輸出端，第七NPN三極管的基極接第七電阻的另一端，第七NPN三極管的發(fā)射極接第九電阻的一端，第九電阻的另一端接第二電壓輸出端和第四二極管的正極，第四二極管的負極接第九PNP三極管的集電極，第九PNP三極管的基極接第八NPN三極管的集電極，第九PNP三極管的發(fā)射極接第八NPN三極管的發(fā)射極和第一波形控制電路的第二輸出端。
[0015]第二方面，本實用新型提供了一種包括上述的電刺激裝置的控制電路的電刺激裝置。
[0016]本實用新型提供的電刺激裝置的控制電路，由于包括波形控制模塊和MCU，波形控制模塊包括由MCU輸出的兩個不同的占空比信號來控制的兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路。因此使電刺激裝置的控制電路的輸出波形具有對稱性，容易進行輸出控制；且通過MCU輸出的兩個不同的占空比信號，在電刺激裝置的控制電路的輸出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信號。另外，由于第八電阻可根據(jù)輸出波形的幅度和負載大小進行適當?shù)恼{(diào)制，得到所要的輸出電壓幅度，第八電阻具有過流和空載保護功能，一方面防止負載短路出現(xiàn)電流過大燒壞電路元器件，另一方面防止空載輸出電壓幅度過高，第三二極管可以防止電流通過第六PNP三極管回流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例提供的電刺激裝置的控制電路結構示意圖。
[0018]圖2是本實用新型實施例提供的電刺激裝置的控制電路的具體電路圖。

【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020]為了說明本實用新型所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0021]請參閱圖1，本實用新型提供的電刺激裝置的控制電路包括總使能控制模塊11、升壓模塊12、波形控制模塊13和MCU 14，其中，總使能控制模塊11、升壓模塊12和波形控制模塊13依次連接，總使能控制模塊11、升壓模塊12和波形控制模塊13還分別與MCU 14連接。總使能控制模塊11控制總的輸出電壓，升壓模塊12用于將電源電壓升到所需要的電壓，波形控制模塊13包括由MCU 14輸出的兩個不同的占空比信號來控制的兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路。
[0022]本實用新型提供的電刺激裝置的控制電路，由于包括波形控制模塊13和MCU 14，波形控制模塊13包括由MCU 14輸出的兩個不同的占空比信號來控制的兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路。因此使電刺激裝置的控制電路的輸出波形具有對稱性，容易進行輸出控制；且通過MCU 14輸出的兩個不同的占空比信號，在電刺激裝置的控制電路的輸出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信號。
[0023]請參閱圖2，是本實用新型實施例提供的電刺激裝置的控制電路的具體電路圖。
[0024]總使能控制模塊11包括第一 NPN開關三極管Q1、第二 PMOS管Q2、第一電阻Rl和第二電阻R2，其中，第一電阻Rl的一端接MCU，第一電阻Rl的另一端接第一 NPN開關三極管Ql的基極，第一電阻Rl用于限流，防止第一 NPN開關三極管Ql的基極電流過大，第一NPN開關三極管Ql的發(fā)射極接地，第一 NPN開關三極管Ql的集電極分別接第二電阻R2的一端和第二 PMOS管Q2的柵極，第二 PMOS管Q2的漏極接升壓模塊12的輸入電壓端，第二PMOS管Q2的源極接第二電阻R2的另一端以及電刺激裝置的控制電路的電壓輸入端Vin，第二 PMOS管Q2的漏極作為總使能控制模塊11的輸出端。當MCU通過第一電阻Rl輸出高電平信號時，第一 NPN開關三極管Ql導通,第一 NPN開關三極管Ql的集電極為低電平，即第二 PMOS管Q2的柵極為低電平，第二 PMOS管Q2導通，升壓模塊12的輸入電壓等于供電電壓；否則，MCU輸出低電平時，第一 NPN開關三極管Ql和第二 PMOS管Q2都不導通，升壓模塊12的輸入電壓接近0V。在本實用新型實施例中，總使能控制模塊11也可以不包括第一電阻Rl，則第一 NPN開關三極管Ql的基極直接接MCU。
[0025]升壓模塊12包括輸入電感L1、瞬態(tài)抑制二極管Dl、續(xù)流二極管D2、第三NMOS開關管Q3、輸出濾波電容Cl、第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5組成。串聯(lián)的第四電阻R4和第五電阻R5組成升壓模塊12的反饋網(wǎng)絡。升壓模塊12的輸入電感LI的前端接總使能控制模塊11的輸出端以及瞬態(tài)抑制二極管Dl的負極，輸入電感LI的末端接第三NMOS開關管Q3的漏極和續(xù)流二極管D2的正極，第三NMOS開關管Q3的柵極接MCU的控制端，第三NMOS開關管Q3的源極接地，續(xù)流二極管D2的負極接輸出濾波電容Cl的一端，第三電阻R3以及串聯(lián)的第四電阻R4和第五電阻R5組成的反饋網(wǎng)絡接輸出濾波電容Cl的兩端。當MCU通過第三NMOS開關管Q3的柵極輸出高電平時，第三NMOS開關管Q3導通，電源對輸入電感LI進行充電儲能；當MCU通過第三匪OS開關管Q3的柵極輸出低電平時，第三NMOS開關管Q3截止，輸入電感LI和電源同時通過續(xù)流二極管D2進行放電，從而起到升壓的目的。其中，第三電阻R3是假負載，防止電路出現(xiàn)空載的情況，同時節(jié)省了電路的能量。反饋網(wǎng)絡通過兩個分壓第四電阻R4和第五電阻R5對輸出進行分壓，MCU檢測第五電阻R5端的電壓，當該處電壓大于所需要的電壓時，輸出高電平的占空比減小，充電時間較少，從而使輸出電壓減??；當該處電壓小于所需要的電壓時，輸出高電平的占空比增大，充電時間增加，從而使輸出電壓增大。通過對反饋網(wǎng)絡的第四電阻R4和第五電阻R5的檢測反饋，穩(wěn)定了輸出電壓的幅度。第三電阻R3的兩端作為升壓電路12的輸出端接波形控制模塊13。
[0026]波形控制模塊13包括由MCU輸出的兩個不同的占空比信號來控制的兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路。其中，兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路包括第一波形控制電路和第二波形控制電路，第一波形控制電路和第二波形控制電路均包括并聯(lián)的開關電路和輸出邏輯控制電路。
[0027]其中，第一波形控制電路的開關電路包括第五NPN三極管Q5和第六電阻R6，第五NPN三極管Q5的基極接MCU，MCU控制第五NPN三極管Q5的通斷，第六電阻R6的一端接升壓電路12的輸出端，第六電阻R6的另一端接第五NPN三極管Q5的集電極，限制流過第五NPN三極管Q5的發(fā)射極和集電極的電流。第五NPN三極管Q5的發(fā)射極接第二波形控制電路的第二輸入端。第一波形控制電路的輸出邏輯控制電路包括第四NPN三極管Q4、第六PNP三極管Q6、第八電阻R8和第三二極管D3。第四NPN三極管Q4的集電極接第六電阻R6的一端和升壓電路12的輸出端，第四NPN三極管Q4的基極接第六電阻R6的另一端，第四NPN三極管Q4的集電極作為第一波形控制電路的第一輸出端接第二波形控制電路的第一輸入端，第四NPN三極管Q4的發(fā)射極接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端接第一電壓輸出端OUTl和第三二極管D3的正極，第三二極管D3的負極接第六PNP三極管Q6的集電極，第六PNP三極管Q6的基極接第五NPN三極管Q5的集電極，第六NPN三極管Q6的發(fā)射極作為第一波形控制電路的第二輸出端接第二波形控制電路的第二輸入端。
[0028]其中，第八電阻R8可根據(jù)輸出波形的幅度和負載大小進行適當?shù)恼{(diào)制，得到所要的輸出電壓幅度。第八電阻R8具有過流和空載保護功能，一方面防止負載短路出現(xiàn)電流過大燒壞電路元器件，另一方面防止空載輸出電壓幅度過高。第三二極管D3可以防止電流通過第六PNP三極管Q6回流。當MCU的兩個控制口 Pl和P2同時輸出高電平和同時輸出低電平時，輸出端的電動勢相等，沒有電壓差。當MCU的兩個控制口 Pl和P2 —個輸出高電平，一個輸出低電平時，第一電壓輸出端OUTl有電動勢差,正常輸出。
[0029]第二波形控制電路的開關電路包括第八NPN三極管Q8和第七電阻R7，第八NPN三極管Q8的基極接MCU，MCU控制第八NPN三極管Q8的通斷，第七電阻R7的一端接升壓電路12的輸出端和第一波形控制電路的第一輸出端，第七電阻R7的另一端接第八NPN三極管Q8的集電極，限制流過第八NPN三極管Q8的發(fā)射極和集電極的電流。第八NPN三極管Q8的發(fā)射極接第一波形控制電路的第二輸出端。第二波形控制電路的輸出邏輯控制電路包括第七NPN三極管Q7、第九PNP三極管Q9、第九電阻R9和第四二極管D4。第七NPN三極管Q7的集電極接第七電阻R7的一端、升壓電路12的輸出端和第一波形控制電路的第一輸出端，第七NPN三極管Q7的基極接第七電阻R7的另一端，第七NPN三極管Q7的發(fā)射極接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端接第二電壓輸出端0UT2和第四二極管D4的正極，第四二極管D4的負極接第九PNP三極管Q9的集電極，第九PNP三極管Q9的基極接第八NPN三極管Q8的集電極，第九PNP三極管Q9的發(fā)射極接第八NPN三極管Q8的發(fā)射極和第一波形控制電路的第二輸出端。
[0030]其中，第九電阻R9可根據(jù)輸出波形的幅度和負載大小進行適當?shù)恼{(diào)制，得到所要的輸出電壓幅度。第九電阻R9具有過流和空載保護功能，一方面防止負載短路出現(xiàn)電流過大燒壞電路元器件，另一方面防止空載輸出電壓幅度過高。第四二極管D4可以防止電流通過第九PNP三極管Q9回流。當MCU的兩個控制口 Pl和P2同時輸出高電平和同時輸出低電平時，輸出端的電動勢相等，沒有電壓差。當MCU的兩個控制口 Pl和P2 —個輸出高電平，一個輸出低電平時，第二電壓輸出端0UT2有電動勢差,正常輸出。
[0031]由于波形控制模塊13采用兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路，因此使電刺激裝置的控制電路的輸出波形具有對稱性，容易進行輸出控制；且通過MCU 14輸出的兩個不同的占空比信號，在電刺激裝置的控制電路的輸出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信號。
[0032]本實用新型實施例還提供了一種包括本實用新型實施例提供的電刺激裝置的控制電路的電刺激裝置。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電刺激裝置的控制電路，所述控制電路包括總使能控制模塊和升壓模塊，其特征在于，所述控制電路還包括波形控制模塊和MCU，其中，總使能控制模塊、升壓模塊和波形控制模塊依次連接，總使能控制模塊、升壓模塊和波形控制模塊還分別與MCU連接，波形控制模塊包括由MCU輸出的兩個不同的占空比信號來控制的兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路。
2.如權利要求1所述的控制電路，其特征在于，每個波形控制電路包括并聯(lián)的開關電路和輸出邏輯控制電路。
3.如權利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，總使能控制模塊包括第一NPN開關三極管、第二 PMOS管和第二電阻，其中，第一 NPN開關三極管的基極接MCU，第一 NPN開關三極管的發(fā)射極接地，第一 NPN開關三極管的集電極分別接第二電阻的一端和第二 PMOS管的柵極，第二 PMOS管的漏極接升壓模塊的輸入電壓端，第二 PMOS管的源極接第二電阻的另一端以及電刺激裝置的控制電路的電壓輸入端，第二 PMOS管的漏極作為總使能控制模塊的輸出端。
4.如權利要求3所述的控制電路，其特征在于，總使能控制模塊還包括第一電阻，第一NPN開關三極管的基極通過第一電阻接MCU。
5.如權利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，升壓模塊包括輸入電感、瞬態(tài)抑制二極管、續(xù)流二極管、第三NMOS開關管、輸出濾波電容、第三電阻、第四電阻和第五電阻組成，輸入電感的前端接總使能控制模塊的輸出端以及瞬態(tài)抑制二極管的負極，輸入電感的末端接第三NMOS開關管的漏極和續(xù)流二極管的正極，第三NMOS開關管的柵極接MCU的控制端，第三NMOS開關管的源極接地，續(xù)流二極管的負極接輸出濾波電容的一端，第三電阻以及串聯(lián)的第四電阻和第五電阻組成的反饋網(wǎng)絡接輸出濾波電容的兩端，第三電阻的兩端作為升壓電路的輸出端接波形控制模塊。
6.如權利要求1所述的控制電路，其特征在于，兩個并聯(lián)且對稱的波形控制電路包括第一波形控制電路和第二波形控制電路，第一波形控制電路和第二波形控制電路均包括并聯(lián)的開關電路和輸出邏輯控制電路。
7.如權利要求6所述的控制電路，其特征在于， 第一波形控制電路的開關電路包括第五NPN三極管和第六電阻，第五NPN三極管的基極接MCU，第六電阻的一端接升壓電路的輸出端，第六電阻的另一端接第五NPN三極管的集電極，第五NPN三極管的發(fā)射極接第二波形控制電路的第二輸入端； 第一波形控制電路的輸出邏輯控制電路包括第四NPN三極管、第六PNP三極管、第八電阻和第三二極管，第四NPN三極管的集電極接第六電阻的一端和升壓電路的輸出端，第四NPN三極管的基極接第六電阻的另一端，第四NPN三極管的集電極作為第一波形控制電路的第一輸出端接第二波形控制電路的第一輸入端，第四NPN三極管的發(fā)射極接第八電阻的一端，第八電阻的另一端接第一電壓輸出端和第三二極管的正極，第三二極管的負極接第六PNP三極管的集電極，第六PNP三極管的基極接第五NPN三極管的集電極，第六NPN三極管的發(fā)射極作為第一波形控制電路的第二輸出端接第二波形控制電路的第二輸入端。
8.如權利要求6或7所述的控制電路，其特征在于，第二波形控制電路的開關電路包括第八NPN三極管和第七電阻，第八NPN三極管的基極接MCU，第七電阻的一端接升壓電路的輸出端和第一波形控制電路的第一輸出端，第七電阻的另一端接第八NPN三極管的集電極，第八NPN三極管的發(fā)射極接第一波形控制電路的第二輸出端； 第二波形控制電路的輸出邏輯控制電路包括第七NPN三極管、第九PNP三極管、第九電阻和第四二極管，第七NPN三極管的集電極接第七電阻的一端、升壓電路的輸出端和第一波形控制電路的第一輸出端，第七NPN三極管的基極接第七電阻的另一端，第七NPN三極管的發(fā)射極接第九電阻的一端，第九電阻的另一端接第二電壓輸出端和第四二極管的正極，第四二極管的負極接第九PNP三極管的集電極，第九PNP三極管的基極接第八NPN三極管的集電極，第九PNP三極管的發(fā)射極接第八NPN三極管的發(fā)射極和第一波形控制電路的第二輸出端。
9.一種包括權利要求1所述的電刺激裝置的控制電路的電刺激裝置。
【文檔編號】A61N1/36GK204208194SQ201420529003
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權日:2014年9月15日
【發(fā)明者】趙榮建, 孫通, 溫飛, 賈月超, 薛軍 申請人:深圳市艾爾曼醫(yī)療電子儀器有限公司