[发明专利]一种控制脉冲自适应调节的高压充电电路

说明书

一种控制脉冲自适应调节的高压充电电路，由微控制器、控制脉冲自适应调节电路、反激式高压充电电路以及储能电容组成，储能电容用于存储高压能量，所述的微控制器能够输出充电控制信号和多路参考电压到控制脉冲自适应调节电路，并实时检测储能电容的反馈电压；所述的控制脉冲自适应调节电路能够将反激式高压充电电路以及储能电容的多路反馈电压与微控制器输出的对应参考电压进行比较，通过逻辑控制电路分析后输出脉冲控制信号，控制反激式高压充电电路的通断；所述的反激式高压充电电路用于对储能电容进行充电。本发明通过优化充电过程，能够实现对储能电容高效、快速充电，适用于植入式除颤器或体外除颤器及其他需要进行高压充电的场合。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种控制脉冲自适应调节的高压充电电路。

背景技术

心源性猝死严重威胁着人类的生命安全，因其高发生率和高死亡率，已经成为一个全球性的公共健康问题。室颤是导致心源性猝死最主要的原因，室颤发生后在短时间内采用电击除颤是唯一有效终止室颤的方法。目前临床开展的心脏除颤技术包括植入式除颤器和体外除颤器两大类，都是采用高电压、大电流的脉冲进行除颤。高压充电电路是除颤器硬件电路的核心模块之一，该模块需将供电电池的低电压升至高电压，并将能量存储在储能电容中。

高压充电电路需要满足充电时间短(尽早除颤以提高除颤成功率)、充电效率高(延长电池寿命)的要求。除颤器中的高压充电电路通常采用反激式开关电源实现，反激式开关电源具有结构简单、体积小、效率高等优点，并且具有两种完全不同的工作模式：连续模式和断续模式。理论上当高压充电电路工作于两种模式的临界状态时，除颤器充电时间短、效率高，能够取得最优的充电效果。当变压器和负载确定后，反激式开关电源的工作模式由控制开关管通断的脉冲信号频率和占空比决定；而控制脉冲的调节通常是采用成熟的脉冲宽度调制(PWM)技术或脉冲频率调制(PFM)技术，但两者都无法使反激式开关电源始终工作于临界状态，故应用于除颤器中时不能取得最优的充电效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种控制脉冲自适应调节的高压充电电路，能够优化充电过程，实现对储能电容的高效、快速充电。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：由微控制器、控制脉冲自适应调节电路、反激式高压充电电路以及储能电容组成，储能电容用于存储高压能量，所述的微控制器能够输出充电控制信号和多路参考电压到控制脉冲自适应调节电路，并实时检测储能电容的反馈电压；所述的控制脉冲自适应调节电路能够将反激式高压充电电路以及储能电容的多路反馈电压与微控制器输出的对应参考电压进行比较，通过逻辑控制电路分析后输出脉冲控制信号，控制反激式高压充电电路的通断；所述的反激式高压充电电路用于对储能电容进行充电。

所述的微控制器通过I/O口输出充电控制信号Charge，通过数模转换或者控制基准电压源输出参考电压Vref1-Vref4，并通过模数转换检测储能电容的反馈电压V4。

所述的反激式高压充电电路包括直流电源DC、变压器T1、开关管Q1、二极管D1、变压器初级电流检测电阻R1、变压器次级电流检测电阻R2、储能电容高端采样电阻R3和储能电容低端采样电阻R4；所述变压器T1初级的同名端接直流电源DC的正极，另一端接开关管Q1的漏极；变压器T1次级的同名端接变压器次级电流检测电阻R2的一端，另一端接二极管D1的正极；开关管Q1的源极接变压器初级电流检测电阻R1的一端，栅极接控制脉冲自适应调节电路输出的脉冲控制信号Ctrl；二极管D1的负极接储能电容的正极；储能电容高端采样电阻R3的一端接储能电容的正极，另一端接储能电容低端采样电阻R4的一端；直流电源DC的负极、储能电容的负极以及变压器初级电流检测电阻R1、变压器次级电流检测电阻R2和储能电容低端采样电阻R4的另一端连接在一起并接地GND；反馈电压V1接开关管Q1的漏极；反馈电压V2接开关管Q1的源极；反馈电压V3接变压器T1次级的同名端；储能电容高端采样电阻R3和储能电容低端采样电阻R4的连接端接反馈电压V4。