[发明专利]一种电刺激保护装置

权利要求书

1.一种电刺激保护装置，包括电源供电模块、MCU主控电路、电刺激产生电路、电刺激输出电路、过流检测电路和空载检测电路，其中电源供电模块由外部电源供电，通过开关电路给电刺激产生电路供电，开关电路包括PMOS管(Q5)、第一NMOS管(Q6)、第一与门(U13)和保险管(F401)，MCU产生的使能信号(STIM_EN)为高，同时过流溢出信号(Over_Current)为高时，第一与门(U13)输出高电平，控制第一NMOS管(Q6)导通，从而控制PMOS管(Q5)导通，外部电源(VCC12)给电刺激电路供电，当使能信号(STIM_EN)和过流溢出信号(Over_Current)任一信号为低时，第一与门(U13)输出低电平，第一NMOS管(Q6)截止，则PMOS管(Q5)截止，外部电源(VCC12)停止给电刺激电路供电，保险管(F401)限制电源供电电流，保护后端电路,其中电刺激产生电路包括脉冲产生电路、恒流驱动电路和变压器(T1)，其中脉冲产生电路由第一电阻(R409)、第一电容(C403)、第一分压电阻(R408)、第二分压电阻(R407)、第二电容(C402)和运放(U10)组成，MCU产生特定频率、脉宽和幅值的电刺激脉冲信号(STIM_PWM)，该信号经过第一电阻(R409)和第一电容(C403)组成的RC低通滤波电路滤除高频干扰后输入运放(U10)的3脚，经过由运放(U10)的A路运放组成的电压跟随器，从运放(U10)的1脚输出，第一分压电阻(R408)和第二分压电阻(R407)组成的分压电路将该信号按比例缩小，第二电容(C402)滤除信号尖峰，然后输入运放(U10)的5脚，运放(U10)的B路运放、第一采样电阻(R404)、第二采样电阻(R406)和第二NMOS管(Q7)组成恒流驱动电路，流过第二采样电阻(R406)的电流大小由运放(U10)的6脚脉冲幅值决定，而运放(U10)的6脚电压与5脚电压基本相等，当运放(U10)的5脚电压幅值不变时，流过第二采样电阻(R406)的电流大小不变，从而实现恒流，运放(U10)的6脚电压与5脚电压瞬时大小差异决定运放(U10)的7脚输出高电平或低电平；运放(U10)的7脚与第二NMOS管(Q7)的1脚相连，控制第二NMOS管(Q7)的导通/断开，第二采样电阻(R406)、第一采样电阻(R404)、第二NMOS管(Q7)和变压器(T1)的N1绕组串联，流过第二采样电阻(R406)的电刺激脉冲信号与流过变压器(T1)的初级侧N1绕组信号相同，变压器(T1)的匝比N1:N2:N3＝1:20:1，通过变压器，按比例放大电刺激脉冲信号传输到N2绕组，N2绕组与电刺激输出电路相连，然后传输到人体，实现对人体进行刺激的功能。

2.根据权利要求1所述的一种电刺激保护装置，其中将第一采样电阻(R404)和第二采样电阻(R406)串联后两端的电压值信号(STIM_Check)传输给MCU，当检测到的电压值超过设定的电压值时，MCU将使能信号(STIM_EN)置低，断开供电，电刺激停止输出，起到保护的作用。

3.根据权利要求1所述的一种电刺激保护装置，其中将第二采样电阻(R406)两端电压值信号(STIM_Check2)与第二参考电压(Ref2)进行比对，当第二采样电阻(R406)两端电压值大于第二参考电压(Ref2)时，第二比较器(U14)输出低电平，第二比较器(U14)的4脚和第二与门(U15)的1脚相连，溢出信号(Over_Current)与第二与门(U15)的2脚相连，第二与门(U15)输出脚与计数器(U16)的4脚相连，同时溢出信号(Over_Current)与第一与门(U13)的2脚相连，在没有过流时，溢出信号(Over_Current)默认为高电平，第二与门(U15)输出高电平；当过流时，第二比较器(U14)输出低电平，则第二与门(U15)输出低电平，计数器(U16)计算低电平脉冲个数，当过流脉冲个数达到设定值时，溢出信号(Over_Current)翻转为低电平，则第一与门(U13)输出低电平，供电电源断开，停止输出电刺激；同时第二与门(U15)输出低电平，使计数器当前状态被锁定，必须通过MCU重新发送清零信号(STIM_CLR)，才能清除计数器当前状态，确保过流保护功能的有效性。

4.根据权利要求1所述的一种电刺激保护装置，其中所述空载检测电路由变压器(T1)的N3绕组、第七电阻(R418)、第八电阻(R444)和第三电容(C413)、第一肖特基二极管(D4)和第二肖特基二极管(D5)、第四电容(C405)、第三分压电阻(R413)和第四分压电阻(R414)、第一比较器(U12)组成，其中变压器(T1)的匝比N1:N2:N3＝1:20:1，则初级侧电压值V_N1、电刺激输出电压值V_N2与N3绕组两端电压值V_N3的比值为1:20:1，N3绕组两端电压值(V_N3)与电刺激输出电压值(V_N2)成比例；第八电阻(R444)和第三电容(C413)串联后跨接在N3绕组两端，吸收漏感尖峰；N3绕组两端电压值(V_N3)经过第七电阻(R418)限流、第一肖特基二极管(D4)和第二肖特基二极管(D5)整流、第三分压电阻(R413)和第四分压电阻(R414)进行分压、第四电容(C405)滤除尖峰后，输入到第一比较器(U12)的1脚，该信号与第一参考电压(Ref1)进行比较；当输出空载时，该信号比第一参考电压(Ref1)大，第一比较器(U12)输出信号(STIM_OFF)为低电平，该信号传输给MCU，MCU控制使能信号(STIM_EN)置低，断开供电电源，停止电刺激输出，起到保护作用。