專(zhuān)利名稱(chēng)：監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部dc-dc單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部電源的監(jiān)控裝置，具體地說(shuō)是一種監(jiān) 護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置。
技術(shù)背景醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀是監(jiān)測(cè)人體血壓、血氧飽和度、心電、體溫、呼吸、心率/ 脈搏等生理參數(shù)的醫(yī)用儀器，監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部各工作單元對(duì)電壓、電流的要求 各不相同，使用專(zhuān)用的鋰電池充電管理芯片成本較高而且兼容性不好(一 般不能兼容對(duì)一節(jié)或多節(jié)鋰電池充電)，雖然具備各種保護(hù)，但是電池當(dāng)前 的充、放電流，電池溫度等信息不對(duì)用戶開(kāi)放，若想了解電池的這些信息 需要另外增加檢測(cè)電路，無(wú)形中又增加了成本。這些信息對(duì)于及時(shí)了解鋰 電池的當(dāng)前狀態(tài)很重要，因此就需要合理、實(shí)時(shí)的電源管理，如果不能實(shí) 施有效的電源管理就會(huì)造成整機(jī)功耗過(guò)大，溫度升高，電池充放電不能提 供及時(shí)、有效的保障機(jī)制，嚴(yán)重時(shí)甚至影響儀器的性能和使用壽命。實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提 供一種控制靈活、兼容性好的監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是包括主控制部，接收來(lái)自電池組及電源切換部的檢測(cè)信號(hào)，向電源切 換部發(fā)送控制信號(hào)；電源切換部，對(duì)電池組供電狀況進(jìn)行檢測(cè)，在主控制 部的控制下對(duì)外接直流電源及電池組進(jìn)行切換，為監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部各部件提供 工作電壓，將電池充/放電信號(hào)輸出給DC-DC電池充/放電監(jiān)控部；DC-DC 電池充/放電監(jiān)控部，接收電源切換部的信號(hào)對(duì)電池組充/放電操作進(jìn)行監(jiān) 測(cè)，同時(shí)釆集電池組的檢測(cè)信號(hào)輸出給主控制部。所述DC-DC電池充/放電監(jiān)控部包括DC-DC單元，接收電源切換部 的電池充/放電信號(hào)，輸出端經(jīng)充/放電電流檢測(cè)電路與電池組的正極相連； 充/放電電流檢測(cè)電路，設(shè)于DC-DC單元與電池組的正極之間，檢測(cè)電池組 的充/放電電流并輸出至主控制部，同時(shí)為電源切換部提供電池組供電狀況 信號(hào)；充/放電電壓檢測(cè)電路，包括分壓電阻及電壓跟隨器，其中分壓電阻 連接于電池組的正極，分壓后的電壓信號(hào)經(jīng)電壓跟隨器輸出至主控制部； 充/放電溫度檢測(cè)電路，具有熱敏電阻，設(shè)于電池組內(nèi)部，該熱敏電阻的輸 出信號(hào)接至主控制部；所述熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻；所述電源切 換部通過(guò)其內(nèi)部的比較器將外部電源與電池組的分壓進(jìn)行比較，自動(dòng)識(shí)別 外部電源的開(kāi)啟與關(guān)閉，對(duì)外部電源與電池組的供電進(jìn)行切換以及在監(jiān)護(hù)儀關(guān)機(jī)狀態(tài)下的充電喚醒。本實(shí)用新型的具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1. 對(duì)監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部電源實(shí)施有效的管理。本實(shí)用新型釆用通過(guò)充/放電電 流檢測(cè)電路檢測(cè)充/放電流，利用熱敏電阻檢測(cè)電池的當(dāng)前溫度，釆用合理的DC-DC充放電管理方案，為電池組提供的過(guò)充、過(guò)放、過(guò)壓、過(guò)熱、短路等各種保護(hù)機(jī)制及自動(dòng)恢復(fù)能力，可實(shí)現(xiàn)電壓曲線與電量曲線的實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)將最大充電電流限制在合理的范圍內(nèi)，通過(guò)主控制部對(duì)上述各檢測(cè)信號(hào) 進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)當(dāng)前的電池狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源充/放電的有效 管理。2. 成本低，兼容性好。本實(shí)用新型解決了專(zhuān)用充電芯片成本相對(duì)較高，控制不靈活的問(wèn)題，而且有很好的兼容性。3. 管理功耗低，功能強(qiáng)。本實(shí)用新型的DC-DC電池充/放電監(jiān)控部釆用 高效率的DC-DC芯片，工作效率在90%以上，具有良好的紋波、噪聲特性， 快速的瞬態(tài)響應(yīng)，可最大限度的滿足使用需求；主控制部通過(guò)控制電路完 成以上電路的協(xié)同工作及關(guān)電待機(jī)狀態(tài)下的低功耗管理，電源切換部利用 外部電源與電池的分壓進(jìn)行比較，釆用MCU及數(shù)字電路控制其供電的優(yōu)先 級(jí)，快速準(zhǔn)確的響應(yīng)當(dāng)前的電源信息，具有充電自動(dòng)喚醒功能，實(shí)現(xiàn)外部 電源與內(nèi)部電池供電的自動(dòng)切換。


圖l為本實(shí)用新型原理框圖； 圖2為本實(shí)用新型的控制流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，本實(shí)施例以鋰電池組為例對(duì)監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng) 態(tài)監(jiān)控裝置進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)用新型包括主控制部、電源切換部以及DC-DC電池充/放電監(jiān)控 部三個(gè)部分，其中主控制部接收來(lái)自電池組及電源切換部的檢測(cè)信號(hào)，向 電源切換部發(fā)送控制信號(hào)；電源切換部負(fù)責(zé)對(duì)電池組供電狀況進(jìn)行檢測(cè)， 在主控制部的控制下對(duì)外接直流電源及電池組進(jìn)行切換，為監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部各 部件提供工作電壓，將電池充/放電信號(hào)輸出給DC-DC電池充/放電監(jiān)控部； DC-DC電池充/放電監(jiān)控部，接收電源切換部的信號(hào)對(duì)電池組充/放電操作 進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)釆集電池組的檢測(cè)信號(hào)輸出給主控制部。上述DC-DC電池充/放電監(jiān)控部由DC-DC單元、充/放電電流檢測(cè)電路、 充/放電電壓檢測(cè)電路以及充/放電溫度檢測(cè)電路組成，其中DC-DC單元接 收電源切換部的電池充/放電信號(hào)，輸出端經(jīng)充/放電電流檢測(cè)電路與電池組 的正極相連；充/放電電流檢測(cè)電路設(shè)于DC-DC單元與電池組的正極之間， 檢測(cè)電池組的充/放電電流并輸出至主控制部，同時(shí)為電源切換部提供電池 組供電狀況信號(hào)；充/放電電壓檢測(cè)電路包括分壓電阻及電壓跟隨器，其中 分壓電阻連接于電池組的正極，分壓后的電壓信號(hào)經(jīng)電壓跟隨器輸出至主控制部；充/放電溫度檢測(cè)電路具有熱敏電阻，設(shè)于電池組內(nèi)部，該熱敏電 阻的輸出信號(hào)接至主控制部。本實(shí)施例中，主控制部采用單片機(jī)(MCU)作為控制核心對(duì)鋰電池組 的整個(gè)充放電過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如圖2所示，本實(shí)用新型的監(jiān)控過(guò)程如下利用電流檢測(cè)傳感器(本實(shí)施例為ZXCT1021芯片)將鋰電池組的充/ 放電電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)MCU自帶的A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)化為 數(shù)字量后再交由MCU處理。當(dāng)檢測(cè)到的充/放電電流超過(guò)所設(shè)定的范圍時(shí) 立即進(jìn)入過(guò)流保護(hù)狀態(tài)，停止充電。充/放電電壓檢測(cè)電路將鋰電池組的充/放電電壓信號(hào)通過(guò)分壓電阻分 壓后再經(jīng)過(guò)電壓跟隨器利用MCU自帶的A/D轉(zhuǎn)換器，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 后再交由MCU處理。當(dāng)檢測(cè)到的充電電壓高于充電正常值時(shí)則處于過(guò)充狀 態(tài)，立即停止充電；當(dāng)檢測(cè)到的放電電壓低于放電正常值時(shí)則處于過(guò)放狀 態(tài)，立即強(qiáng)制關(guān)機(jī)，停止電池工作。鋰電池組的溫度由設(shè)于該鋰電池組內(nèi)部的熱敏電阻(本實(shí)施例釆用 NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻)檢測(cè)。當(dāng)鋰電池組內(nèi)部溫度升高時(shí)，負(fù)溫度系 數(shù)熱敏電阻的阻值降低，利用另一個(gè)恒值電阻分壓，可得到不同溫度下對(duì) 應(yīng)的電壓值，利用MCU自帶的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后再交由MCU處 理。當(dāng)檢測(cè)到鋰電池組的溫度高于正常值時(shí)立即進(jìn)入過(guò)熱保護(hù)狀態(tài)，暫停 充電；當(dāng)溫度恢復(fù)后重新進(jìn)入充電狀態(tài)。本實(shí)用新型的電源切換部分通過(guò)其內(nèi)部的比較器將外部電源與電池組 的分壓進(jìn)行比較，可自動(dòng)識(shí)別外部電源的開(kāi)啟與關(guān)閉，釆用MCU及數(shù)字電 路控制其供電的優(yōu)先級(jí)，快速準(zhǔn)確的響應(yīng)當(dāng)前的電源信息，實(shí)現(xiàn)外部電源 與電池的供電切換以及在關(guān)機(jī)狀態(tài)下的充電喚醒；DC-DC單元為釆用高效率的LM25010型DC-DC電池充/放電管理芯 片，將鋰電池組的充電分為恒流、恒壓、涓流充電三個(gè)階段。首先為恒流 充電階段，DC-DC電池充/放電管理芯片以最大供電電流1A對(duì)鋰電池進(jìn)行 充電，充電電流超過(guò)1A時(shí)芯片自動(dòng)保護(hù)，降低輸出電壓，將電流維持在 1A,利用DC-DC電池充/放電管理芯片的這個(gè)特性工作在恒流充電階段； 當(dāng)電壓上升到一定程度后，電流減小，充電電壓上升至標(biāo)準(zhǔn)的充電電壓， 進(jìn)入恒壓充電階段，此時(shí)充電電壓為鋰電池滿電量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。當(dāng)電壓 接近標(biāo)準(zhǔn)的滿量程電壓時(shí)轉(zhuǎn)為小電流的涓流充電，再經(jīng)一段時(shí)間后電池充 滿。涓流充電對(duì)電池很重要，它可保證電池電量盡可能充滿。本實(shí)用新型通過(guò)檢測(cè)電池的實(shí)時(shí)電壓、電流、溫度，針對(duì)不同的狀態(tài) 進(jìn)行相應(yīng)處理。在程序中模擬電池電壓及電量的充放電曲線從而估算出當(dāng) 前電量。LM25010型DC-DC電池充/放電管理芯片具有良好的紋波、噪聲特性， 快速的瞬態(tài)響應(yīng)，可以最大限度的滿足使用需求。
權(quán)利要求1.一種監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于包括主控制部，接收來(lái)自電池組及電源切換部的檢測(cè)信號(hào)，向電源切換部發(fā)送控制信號(hào)；電源切換部，對(duì)電池組供電狀況進(jìn)行檢測(cè)，在主控制部的控制下對(duì)外接直流電源及電池組進(jìn)行切換，為監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部各部件提供工作電壓，將電池充/放電信號(hào)輸出給DC-DC電池充/放電監(jiān)控部；DC-DC電池充/放電監(jiān)控部，接收電源切換部的信號(hào)對(duì)電池組充/放電操作進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)采集電池組的檢測(cè)信號(hào)輸出給主控制部。
2. 按權(quán)利要求1所述的監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置，其特 征在于所述DC-DC電池充/放電監(jiān)控部包括DC-DC單元，接收電源切換部的電池充/放電信號(hào)，輸出端經(jīng)充/放電 電流檢測(cè)電路與電池組的正極相連；充/放電電流檢測(cè)電路，設(shè)于DC-DC單元與電池組的正極之間，檢測(cè) 電池組的充/放電電流并輸出至主控制部，同時(shí)為電源切換部提供電池組供 電狀況信號(hào)；充/放電電壓檢測(cè)電路，包括分壓電阻及電壓跟隨器，其中分壓電阻連 接于電池組的正極，分壓后的電壓信號(hào)經(jīng)電壓跟隨器輸出至主控制部；充/放電溫度檢測(cè)電路，具有熱敏電阻，設(shè)于電池組內(nèi)部，該熱敏電阻 的輸出信號(hào)接至主控制部。
3. 按權(quán)利要求2所述的監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置，其 特征在于所述熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。
4. 按權(quán)利要求1所述的監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置，其 特征在于所述電源切換部通過(guò)其內(nèi)部的比較器將外部電源與電池組的分 壓進(jìn)行比較，自動(dòng)識(shí)別外部電源的開(kāi)啟與關(guān)閉，對(duì)外部電源與電池組的供 電進(jìn)行切換以及在監(jiān)護(hù)儀關(guān)機(jī)狀態(tài)下的充電喚醒。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部DC-DC單元的動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置，包括主控制部，接收來(lái)自電池組及電源切換部的檢測(cè)信號(hào)，向電源切換部發(fā)送控制信號(hào)；電源切換部，對(duì)電池組供電狀況進(jìn)行檢測(cè)，在主控制部的控制下對(duì)外接直流電源及電池組進(jìn)行切換，為監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部各部件提供工作電壓，將電池充/放電信號(hào)輸出給DC-DC電池充/放電監(jiān)控部；DC-DC電池充/放電監(jiān)控部，接收電源切換部的信號(hào)對(duì)電池組充/放電操作進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)采集電池組的檢測(cè)信號(hào)輸出給主控制部。本實(shí)用新型采用合理的DC-DC充放電管理方案對(duì)監(jiān)護(hù)儀內(nèi)部電源實(shí)施有效的管理，成本低，兼容性好，具有良好的紋波、噪聲特性，快速的瞬態(tài)響應(yīng)，可最大限度的滿足使用需求，實(shí)現(xiàn)外部電源與內(nèi)部電池供電的自動(dòng)切換。
文檔編號(hào)H02H7/18GK201122849SQ20072001644
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者凱 馮, 盧樹(shù)起, 王長(zhǎng)津 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司