基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法，采用能够控制LLC谐振变换器的工作频率跟随RFmin端的输入电压同向变化的LLC谐振控制模块，并设置电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器构成RFmin端的反馈输入，使得：在储能电容C1充电过程的起始阶段，工作频率跟随电流反馈通道输出的电流反馈信号V

【技术实现步骤摘要】
基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法


[0001]本专利技术涉及除颤仪，具体的说是基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法。

技术介绍

[0002]除颤设备在临床上具有十分重要的意义。除颤设备在使用时，必须先对储能电容充电，充电时间通常为8s左右。对于等待除颤的患者而言，除颤设备的充电时间直接关系到患者的生命能否拯救。充电时间越短，就越有利于提高除颤成功的几率。
[0003]现有的除颤设备大多采用单端反激式充电电路，其电能的转换只能半波有效，而充电电流受除颤设备的体积和重量以及供电电源容量的限制不可能过大。显然，在上述条件的制约下，要想缩短除颤设备储能电容充电时间，改变充电方法是唯一的选择。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题之一是：提供一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路。
[0005]解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，包括：供电电源、LLC谐振变换电路、LLC谐振控制模块和储能电容C1；所述供电电源通过LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，所述LLC谐振控制模块用于控制所述LLC谐振变换电路；
[0007]其特征在于：
[0008]所述储能电容C1通过接口HV_OUT连接除颤仪，以用于为除颤仪提供除颤电压；
[0009]所述LLC谐振控制模块具有RFmin端，所述LLC谐振控制模块控制LLC谐振变换电路的工作频率跟随所述RFmin端的输入电压同向变化；
[0010]所述除颤仪高压产生电路还包括电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器；所述电流反馈通道和电压反馈通道分别以电压信号形式输出电流反馈信号V
I
和电压反馈信号V
V
，所述非线性加法器将电流反馈信号V
I
和电压反馈信号V
V
中的较小者输入所述RFmin端；其中，所述电流反馈信号V
I
表征所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流与充电电流设置值Iset的差值，所述电压反馈信号V
V
表征所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的差值。
[0011]优选的：所述电流反馈通道由充电电流检测电路、运算放大器U1和电流校正电路组成，所述运算放大器U1的同相输入端输入充电电流设置值Iset，所述充电电流检测电路检测所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流并将充电电流检测结果经阻抗IFB反馈输入至运算放大器U1的反相输入端，所述电流校正电路连接在所述运算放大器U1的输出端与反相输入端之间。其中，所述电流校正电路可以采用P型控制电路、PI型控制电路或PID型控制电路。
[0012]优选的：所述电压反馈通道由高压检测电路、运算放大器U2和电压校正电路组成，所述运算放大器U2的同相输入端输入除颤电压设置值Vset，所述高压检测电路检测所述储
能电容C1的实时电压并将电容电压检测结果经阻抗VFB反馈输入至运算放大器U2的反相输入端，所述电压校正电路连接在所述运算放大器U2的输出端与反相输入端之间。其中，所述高压检测电路可以采用光电隔离的高压检测电路，也可以采用无隔离的高压检测电路；所述电压校正电路可以采用P型控制电路、PI型控制电路或PID型控制电路。
[0013]优选的：所述非线性加法器由二极管D3、二极管D4、电阻R3组成，所述运算放大器U1的输出端连接二极管D4的阴极，所述运算放大器U2的输出端连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阳极、电阻R3的一端均连接所述LLC谐振控制模块的RFmin端，所述电阻R3的另一端连接直流基准电压VREF。
[0014]从而，本专利技术的除颤仪高压产生电路，在对储能电容C1进行充电时的工作原理如下：
[0015]在储能电容C1充电过程的起始阶段，储能电容C1的电压较低，与除颤电压设置值Vset的差值较大，电压反馈信号V
V
强于电流反馈信号V
I
，使二极管D3截止、二极管D4导通，电压反馈信号V
V
被抑制，电流反馈信号V
I
则输入LLC谐振控制模块的RFmin端，也即：在起始阶段，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号V
I
同向变化，由此，当LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流相对充电电流设置值Iset增大时，将令电流反馈信号V
I
减小，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号V
I
的减小变化而降低，使得LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流减小；而当LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流相对充电电流设置值Iset减小时，将令电流反馈信号V
I
增大，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电流反馈信号V
I
的增大变化而升高，使得LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流增大；因此，在储能电容C1充电过程的起始阶段，LLC谐振变换电路按充电电流设置值Iset对储能电容C1进行快速的恒流充电，以期达到最快的充电速度，缩短储能电容C1的充电时间，有利于提高除颤成功的几率。
[0016]在储能电容C1充电过程的后期，随着储能电容C1的电压升高，其与除颤电压设置值Vset的差值降低至一定程度后，电压反馈信号V
V
弱于电流反馈信号V
I
，使二极管D3导通、二极管D4截止，电流反馈信号V
I
被抑制，电压反馈信号V
V
则输入LLC谐振控制模块的RFmin端，也即：在充电过程的后期，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号V
V
同向变化，由此，在储能电容C1充电过程的结束阶段，储能电容C1的电压逼近除颤电压设置值Vset时，当储能电容C1的实时电压相对除颤电压设置值Vset增大时，将令电压反馈信号V
V
减小，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号V
V
的减小变化而降低，使得储能电容C1的实时电压减小；而当储能电容C1的实时电压相对除颤电压设置值Vset减小时，将令电压反馈信号V
V
增大，LLC谐振变换电路的工作频率跟随电压反馈信号V
V
的增大变化而升高，使得储能电容C1的实时电压增大；因此，在储能电容C1充电过程的结束阶段，LLC谐振变换电路控制储能电容C1精确的保持恒压在除颤电压设置值Vset，以确保除颤仪的除颤电压精度。
[0017]并且，本专利技术采用LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，能够实现全波转换，提高了升压转换效率、缩短了充电时间；且LLC谐振变换电路具有零电压切换MOS管的特性，降低了MOS管的开关损耗，具有能适应输入电压大幅变化、有效降低电磁干扰的优势。
[0018]作为本专利技术的优选实施方式：所述除颤仪高压产生电路还包括主控模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，包括：供电电源、LLC谐振变换电路、LLC谐振控制模块和储能电容C1；所述供电电源通过LLC谐振变换电路为储能电容C1充电，所述LLC谐振控制模块用于控制所述LLC谐振变换电路；其特征在于：所述储能电容C1通过接口HV_OUT连接除颤仪，以用于为除颤仪提供除颤电压；所述LLC谐振控制模块具有RFmin端，所述LLC谐振控制模块控制LLC谐振变换电路的工作频率跟随所述RFmin端的输入电压同向变化；所述除颤仪高压产生电路还包括电流反馈通道、电压反馈通道和非线性加法器；所述电流反馈通道和电压反馈通道分别以电压信号形式输出电流反馈信号V
I
和电压反馈信号V
V
，所述非线性加法器将电流反馈信号V
I
和电压反馈信号V
V
中的较小者输入所述RFmin端；其中，所述电流反馈信号V
I
表征所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流与充电电流设置值Iset的差值，所述电压反馈信号V
V
表征所述储能电容C1的实时电压与除颤电压设置值Vset的差值。2.根据权利要求1所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述电流反馈通道由充电电流检测电路、运算放大器U1和电流校正电路组成，所述运算放大器U1的同相输入端输入充电电流设置值Iset，所述充电电流检测电路检测所述LLC谐振变换电路对储能电容C1的实时充电电流并将充电电流检测结果经阻抗IFB反馈输入至运算放大器U1的反相输入端，所述电流校正电路连接在所述运算放大器U1的输出端与反相输入端之间。3.根据权利要求2所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述电压反馈通道由高压检测电路、运算放大器U2和电压校正电路组成，所述运算放大器U2的同相输入端输入除颤电压设置值Vset，所述高压检测电路检测所述储能电容C1的实时电压并将电容电压检测结果经阻抗VFB反馈输入至运算放大器U2的反相输入端，所述电压校正电路连接在所述运算放大器U2的输出端与反相输入端之间。4.根据权利要求3所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述非线性加法器由二极管D3、二极管D4、电阻R3组成，所述运算放大器U1的输出端连接二极管D4的阴极，所述运算放大器U2的输出端连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阳极、电阻R3的一端均连接所述LLC谐振控制模块的RFmin端，所述电阻R3的另一端连接直流基准电压VREF。5.根据权利要求1至4任意一项所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生电路，其特征在于：所述除颤仪高压产生电路还包括主控模块和供电电源检测电路；所述主控模块能够接收由所述除颤仪发送的除颤能量设置指令；所述主控模块通过以下公式计算并向所述电压反馈通道输出所述除颤电压设置值Vset：式中，E表示所述除颤能量设置指令所设定的除颤能量值，C表示所述储能电容C1的电容量；并且，所述主控模块能够通过所述供电电源检测电路检测所述供电电源的供电方式以及对应的供电容量，所述主控模块将按照供电电源的供电容量所允许的最大电流设置为所
述充电电流设置值Iset并向所述电流反馈通道输出。6.根据权利要求5所述基于LLC谐振变换的除颤仪高压产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹏鸿，杨振野，洪洁新，
申请(专利权)人：深圳邦健生物医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：