移動式醫(yī)療器械電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)，特別涉及移動式醫(yī)療器械電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)療器械的電源系統(tǒng)是電類醫(yī)療器械的重要組成部分，是其能正常工作的前提。 一般的醫(yī)療設(shè)備從市電220V交流中獲取電能；當其在救護車上使用時，可以從救護車上的 220V交流專用插座獲取電能。但是，如果情況緊急，只能采用一般汽車時，此時需要220VAC 電源才能工作的醫(yī)療器械無法工作。此外，當病人從車輛轉(zhuǎn)移到搶救室的過程中，醫(yī)療器械 也需要持續(xù)供電；或者當外接電源突然斷電時，也要求醫(yī)療器械能繼續(xù)工作一段時間，以便 醫(yī)護人員進行應(yīng)急處理。在醫(yī)療器械中采用適合220V交流市電和汽車直流電源系統(tǒng)并具 有儲電功能的供電系統(tǒng)，必將方便醫(yī)療器械使用，有利于攜帶呼吸機和心電檢測儀等醫(yī)療 設(shè)備的病床自由移動，從而提高對病人的救護能力。醫(yī)療設(shè)備的電源輸入接口不僅有交流 接口，還有直流接口，醫(yī)療器械的電源系統(tǒng)能同時提供交流和直流電源供電將方便用戶使 用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供移動式醫(yī)療器械電源系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0005] 移動式醫(yī)療器械電源系統(tǒng)，包括AC/DC電路模塊、DC/DC與充電電路模塊、鋰電池 模塊、逆變與界面電路模塊，其中AC/DC電路模塊把85?265V寬交流市電輸入變?yōu)閮陕分?流電源輸出，一路為45V的主輸出，主輸出連接DC/DC與充電電路模塊，另一路為30V的輔 助輸出，輔助輸出連接逆變與界面電路模塊；DC/DC與充電電路模塊將輸入的直流電轉(zhuǎn)化 為符合要求的直流電，同時向鋰電池模塊充電；逆變與界面電路模塊把大范圍變化的外接 電源或者鋰電池存儲的電能變?yōu)闃朔Q220V交流電源輸出，并且實現(xiàn)整個醫(yī)療器械的電源 系統(tǒng)的人機界面和報警。
[0006] 所述的AC/DC電路模塊采用功率因素校正控制芯片UCC28061和正反激控制芯片 TFS7708H及其外圍電路實現(xiàn)。以達到高功率因素和低諧波的AC/DC電能轉(zhuǎn)換的目的。
[0007] 所述的輸入到DC/DC與充電電路模塊的直流電為AC/DC電路模塊經(jīng)二極管主輸出 的45V直流電或者汽車車載的12V、24V、42V的直流電，DC/DC與充電電路模塊輸出24V的 標稱電壓，同時對鋰電池模塊充電。
[0008] 所述的逆變與界面電路模塊采用STM32F205單片機實現(xiàn)系統(tǒng)的電壓和電流采集、 DC/DC升壓PI控制、DC/AC逆變重復(fù)學(xué)習控制和電路保護。
[0009] 所述的逆變與界面電路模塊包括直流輔助電源、DC/DC電路、DC/AC電路、MCU電 路、面板與報警電路，其中直流輔助電源將AC/DC電路模塊經(jīng)二極管輔助輸出的30V直流 電或者DC/DC與充電電路模塊輸出的直流電變?yōu)?2V和5V直流電源，12V用于驅(qū)動功率 MOSFET，5V再經(jīng)過LDO變?yōu)?. 3V作為MCU電路的單片機工作電源，5V用于其它邏輯電路工 作電源；DC/DC電路為升壓電路，與DC/AC電路相連；MCU電路分別與DC/DC電路、DC/AC電 路、面板與報警電路相連；MCU電路包括STM32F205單片機及其外圍電路，完成DC/DC和DC/ AC控制算法，采用其TMER1輸出PWM波控制DC/DC電路，采用其TMER8輸出PWM波控制 DC/AC電路。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：
[0011] (1)可以連接大范圍變化的交流市電和多種汽車直流電源系統(tǒng)作為輸入電源，實 現(xiàn)24V直流和220V交流標稱電壓輸出；具有鋰電池儲能，可向外提供不間斷供電，無切換過 渡時間，保證醫(yī)療設(shè)備在移動過程中持續(xù)使用。
[0012] (2)采用模塊化設(shè)計，集成度高，易于生產(chǎn)、調(diào)試和維修；采用功率因素校正電路， 實現(xiàn)了高功率因素和低諧波；可實時顯示輸入輸出電壓電流、電池狀態(tài)和報警狀態(tài)，操作簡 單。
[0013] (3)逆變電路部分采用電壓和電流雙環(huán)控制，電壓環(huán)采用了重復(fù)學(xué)習控制方法，該 方法結(jié)合了廣義前饋控制和反饋控制，可從前幾個波形的控制效果中學(xué)習經(jīng)驗，提高了控 制效果和輸出交流電源質(zhì)量。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明所述的移動式醫(yī)療器械電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1所述系統(tǒng)的逆變與界面電路模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3為單片機的主程序流程圖；
[0017] 圖4為單片機的中斷程序流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
[0019] 移動式醫(yī)療器械電源系統(tǒng)，包括AC/DC電路模塊、DC/DC與充電電路模塊、鋰電池 模塊、逆變與界面電路模塊，其中AC/DC電路模塊把85?265V寬交流市電輸入變?yōu)閮陕分?流電源輸出，一路為45V的主輸出，主輸出連接DC/DC與充電電路模塊，另一路為30V的輔 助輸出，輔助輸出連接逆變與界面電路模塊；DC/DC與充電電路模塊將輸入的直流電轉(zhuǎn)化 為符合要求的直流電，同時向鋰電池模塊充電；逆變與界面電路模塊把大范圍變化的外接 電源或者鋰電池存儲的電能變?yōu)闃朔Q220V交流電源輸出，并且實現(xiàn)整個醫(yī)療器械的電源 系統(tǒng)的人機界面和報警。
[0020] 如圖1，醫(yī)療器械電源系統(tǒng)的直流輸入VDC1可為現(xiàn)有12V、24V和42V三種汽車直 流電源系統(tǒng)電壓標準，DC/DC與充電電路模塊U102把這三種標準的電源電壓和AC/DC電路 模塊U101的直流輸出轉(zhuǎn)換為標稱24V的電壓輸出VDC2。AC/DC電路模塊U101把85?265V 范圍變化的交流輸入變?yōu)橹绷麟妷篤101(45V)和V103(30V)輸出。D101和D102為肖特基 二極管，用于交直流電源輸入同時存在時避免兩路輸入電源之間直接形成環(huán)路，由于V101 高于VDC1，當兩路輸入電源同時存在時，V102取AC/DC電路模塊U101的直流輸出V101供 電。
[0021]DC/DC與充電電路模塊U102把可能的12V、24V、42V或者45V輸入轉(zhuǎn)換為VDC2(標 稱24V)的直流電源，并同時向鋰電池模塊U103充電。D103和D104為肖特基二極管，用于隔 離兩個直流電源。當醫(yī)療器械電源系統(tǒng)有外接電源時，VDC2取DC/DC與充電電路模塊U102 的DC/DC輸出V104向外供電，當無外接電源時，自動無縫切換到鋰電池模塊U103的輸出 V105向外供電。鋰電池模塊U103采用磷酸鐵鋰充電電池組，為8個單電池串聯(lián)（3. 2VX8 =25. 6V)，容量為25Ah。逆變與界面電路模塊U104中，逆變控制器為單片機STM32F205,完 成輸入電壓電流和輸出電壓電流的測量、中間線路電壓的測量和界面處理，單片機通過其 內(nèi)部高級定時器實現(xiàn)DC/DC升壓和DC/AC逆變控制。
[0022] 圖1中，AC/DC電路模塊U101采用UCC28061和TFS7708H為核心控制芯片實現(xiàn)AC/ DC轉(zhuǎn)換，UCC28061實現(xiàn)功率因數(shù)校正，把寬交流電壓輸入（85?265V)轉(zhuǎn)化為380V直流輸 出，正反激控制芯片TFS7708H再把380V直流變?yōu)閂101 (45V)的直流主輸出和V103(30V) 的直流輔助輸出，直流輔助輸出給逆變與界面電路模塊U104(圖2為其內(nèi)部組成）內(nèi)部工 作電路供電。圖1中DC/DC與充電電路模塊U102采用LT4020電壓轉(zhuǎn)換和充電芯片，把 V102(12?45V)的直流輸入電壓變?yōu)閂DC2(標稱電壓為24V)直流電壓輸出，同時實現(xiàn)對鋰 電池充電控制。
[0023] 所述的逆變與界面電路模塊包括直流輔助電源U201、DC/DC電路U203、DC/AC電路 U204、MCU電路U202、面板與報警電路U205,其中直流輔助電源U2