[实用新型]适用于体外除颤器的高压脉冲发生电路

说明书

技术领域

本实用新型属于医疗设备技术领域，具体涉及一种适用于体外除颤器的高压脉冲发生电路，尤其适用于由电池供电的体外除颤设备。

背景技术

心室纤颤是一种严重的心脏病症状，等同于心脏停搏，严重威胁着人类生命，而有效的制止心室纤颤的措施就是电击除颤。电击除颤分为体内除颤、体外除颤，体外除颤是目前常用的急救手段，但通常要求很高的电能量，一般释放出的电能需要达到200-400焦耳。同时为了保证除颤成功率，除颤的放电波形也至关重要，而为了放出合理的除颤波形，通常将电能经充电电路以高压的形式储存在大容量储能电容上，在必要的时候，在单片机的控制下经由放电电路按照一定的波形释放于人体，实施除颤。

高能量对应的除颤电压很高，常常要达到1400V甚至以上，通常采用大容量的储能电容储存高压，在短时间内(小于8S)对储能电容充电至额定储能，可见脉冲发生电路中大功率的充电电路是除颤器研究中的一个关键。

急救用除颤器应采用电池供电，因此高压充电部分可以看作是采用直流-直流(DC-DC)电压变换技术将电源电压升到需要的高压，并且将能量迅速储存在耐高压的大容量电容上。DC-DC变换目前常用电源变换技术不能达到所需要的高压大电流的充电要求，而且充电效率很低，只能达到大约45-60％的充电效率，损耗大。由于电池容量有限，这样的充电效率使得仪器的使用寿命大打折扣。而且储能电容容值大，意味着容抗很小，电路负载小，因此对电路的带负载能力提出了很高的要求。

另外，经研究双相指数截尾波能够有效的提高除颤成功率，因此除颤器脉冲发生器放电电路必须实现双相指数截尾波。双相指数截尾波(BET)是目前常用的有效的除颤放电波形。按照除颤的要求，在5-10ms内要输出1400V以上，15-30A的双相脉冲电流波形。这就要求放电电路必须等效电阻小，同时耐高压，更要开关迅速灵活，便于控制。

目前使用的放电电路多采用晶闸管组成开关桥路，所用的电路元件很多，整个电路显得复杂而庞大。[参考专利申请号98803080.2]

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种充电效率高、设备体积小、输出稳定的用于体外除颤器的脉冲发生电路，使除颤器能在较短时间内以高于60％的充电效率使大容量储能电容上储存1400V的高压并准确的按特定波形将这一大能量释放于人体。

本实用新型采用的技术方案总体可以表述为：一种由电池直接供电的除颤器高压脉冲发生电路，包括单片机MCU、充电电路、放电电路、储能电容和自放电电路；单片机MCU直接与充电电路、放电电路、自放电电路相连，控制这三部分电路；其中充电电路、储能电容、放电电路相互连接，构成一个回路；充电电路、储能电容、自放电电路相互连接构成另一个回路。在储能电容后连接有电压检测电路，该电路与单片机MCU相连；；充电电路部分采用反激式开关电路进行充电；放电部分采用双相桥路实现电压的两路放电；自放电电路采用手动或自动方式开启放电电路中的绝缘栅双极型晶体管，释放电容上的电压；单片机MCU控制充电电路中的电流型脉冲宽度调制器，电流型脉冲宽度调制器直接与充电电路中的开关功率管、反激式变压器、整流管相连，并最终连接储能电容。储能电容则分别与放电电路和自放电电路相连。放电电路将高压能量通过接触良好的电极释放到人体上。

其中充电电路和放电电路是该高压脉冲发生电路的两个主体部分，以下将分两部分具体阐述这两部分的技术方案。

第一部分，充电电路，完成能量从电池输出储存于大容量的储能电容上。该电路包括：

(1)一个电流型脉冲宽度调制器，用于产生脉冲宽度调制信号，隔离单片机与高压部分的接触；

(2)一个与电流型脉冲宽度调制器连接的开关功率管作为开关元件，并在大功率的源极提供小电阻采样电源输出的电流；

(3)一个串联在功率开关管漏级的反激式变压器，作为能量储存和转换元件，其原边副边同名端位置相反；

(4)一个超快恢复的整流二极管，连接于反激式变压器的副边，在脉冲宽度调制器输出的脉冲宽度正相阶段阻止变压器副边电流流通，在脉冲宽度调制反相阶段快速恢复导通；

(5)一个超快恢复的整流管，置于反激式变压器的原边，作为阻塞二极管和稳压管对接，对经反激式变压器耦合回来的电压加以限制，保护初级的电路；

(6)利用电阻对于电压进行分压，保证电压在模数转换器能够承受的范围内，并同时将分压后的电压反馈到电流型脉冲宽度调制器的电压比较端，控制电压在设定的范围不过充。