[发明专利]一种维持呼吸机涡轮加减速运动母线电压稳定的装置及方法

说明书

本发明属于医疗设备技术领域，具体是一种维持呼吸机涡轮加减速运动母线电源稳定的装置及方法，所述装置包括刹车电源、涡轮驱动器，所述刹车电源包括涡轮供电电源、理想二极管电路和比较泄放器；涡轮供电电源与理想二极管电路、比较泄放器以及涡轮驱动器通过母线连接。本发明解决呼吸机在高频次和满负荷使用时，涡轮频繁加速和刹车过程中，导致母线瞬时电流和电压消耗迅速提升，造成呼吸机涡轮损耗加剧寿命降低，制动时间延长，威胁患者治疗安全的问题。

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体是一种维持呼吸机涡轮加减速运动母线电源稳定的装置及方法。

背景技术

主流呼吸机一般使用高转速无刷直流电机(BLDCM)的涡轮驱动方式，临床应用中对涡轮的转速要求比较高，一般为每分钟5000到10万。为了达到合适的压力从怠速(一般低于5000转)达到目标转速加速过程应小于100ms，要求母线提供数倍于涡轮额定电流的加速电流。在涡轮加速过程中会有出现瞬时大电流的消耗，要求母线电压上阻抗非常小，减速过程中则需要释放大量的能量，如果刹车过急会导致母线电压急速抬升，所以加减速是呼吸机涡轮驱动的难点。

现有呼吸机常规设计中主要采用二极管防止涡轮刹车时的反电动势倒灌入前端母线电压源。二极管正向导通时，产生一个0.5V到0.7V的压降，并且导通压降会随着电流变化而发生改变，在母线上产生较大的损耗。

常规设计中为消除抬升的反电动势，在母线上并联一个功率瞬态抑制二极管(TVS)。当母线电压超过TVS击穿电压后发生雪崩击穿，瞬时短路泄放能量，将电压箝位在预设电压。TVS是易损耗器件，每一次击穿箝位TVS就造成一次损伤，直到P-N结彻底失效。呼吸机每个吸呼周期都会有TVS的击穿，这会大大降低TVS的寿命，且发生击穿与箝位的电压并不是每次都一致，成为潜在的呼吸机功能的不稳定因素。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种维持呼吸机涡轮加减速运动母线电源稳定的装置，解决呼吸机在高频次和满负荷使用时，涡轮频繁加速和刹车过程中，导致母线瞬时电流和电压消耗迅速提升，造成呼吸机涡轮损耗加剧寿命降低，制动时间延长，威胁患者治疗安全的问题。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种维持呼吸机涡轮加减速运动母线电压稳定的装置，所述装置包括刹车电源、涡轮驱动器，所述刹车电源包括涡轮供电电源、理想二极管电路和比较泄放器；涡轮供电电源与理想二极管电路、比较泄放器以及涡轮驱动器通过母线连接。

优选地，所述比较泄放器包括精密稳压管D30、比较泄放电路UX1A、二极管D29、P沟道MOS管、功率泄放电阻或电加热片、限流电阻R150、滤波电容C115-C117；

所述母线的电源侧通过限流电阻R150连接精密稳压管D30的输出端，精密稳压管D30的输出端通过电阻R153连接到比较泄放电路UX1A的同相端，比较泄放电路UX1A的反相端通过电阻R151连接母线的涡轮驱动器侧，比较泄放电路UX1A的反相端还通过电阻R157接地；

比较泄放电路UX1A的输出端通过电阻R152连接到PMOS管Q9的栅极，电阻R152并联二极管D29；PMOS管Q9的源极连接母线的涡轮驱动器侧，PMOS管Q9的漏极连接功率泄放电阻或电加热片；

精密稳压管D30与滤波电容C117并联接地；比较泄放电路UX1A的同相端和输出端之间通过电阻R154连接；PMOS管Q9的栅极和源极之间通过电阻R149连接；比较泄放电路UX1A的负极接地，比较泄放电路UX1A的正极连接母线的电源端并通过常闭触点连接滤波电容C115和C116，滤波电容C115和C116并联接地。

进一步优选地，所述功率泄放电阻采用电阻R155和电阻R156并联。

所述理想二极管电路包括：