CN203859066U - 麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路，包括：电平转换模块，用于接收第一脉冲信号，并对第一脉冲信号进行电平转换，以生成第二脉冲信号；脉冲整形模块，与电平转换模块相连，用于获取第二脉冲信号，并将第二脉冲信号整形为驱动信号；输出缓冲驱动模块，与脉冲整形模块相连，用于接收驱动信号，并在驱动成功后为继电器供电，并在驱动成功时对电流进行缓冲；以及延时输出控制模块，用于接收第一脉冲信号，并根据第一脉冲信号对继电器进行延时输出控制。根据本实用新型实施例的保护电路，解决并弥补了继电器的缺陷，能大大减小继电器导通瞬间的导通电流，避免了触点粘连，提高继电器的使用寿命。

Description

麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路。

背景技术

随着电子技术的不断发展，麻醉机上供电及功率开关电路主要有如下几种实现方式：（1）继电器切换、（2）功率PMOS控制、（3）PNP型功率三极管、（4）固态继电器。上述实现方式各有各自的优缺点：

（1）继电器切换，优点是通流量大，工作电压高，导通压降小，缺点是切换速度慢存在致命的电容负载的触点粘连打火问题；

（2）功率PMOS控制，优点是切换速度快，低功耗，缺点是工作电压高情况下导通电阻也会随之增大；

（3）PNP型功率三极管，优点是切换速度快，缺点是驱动电流要求高，驱动电平高，额外功耗大；

（4）固态继电器，优点是适用于高压大电流，缺点是体积大，成本高且额外功耗大。

因此，根据如上各类型的特点，在麻醉机上特殊功率大的地方主要采用继电器方式，但是根据继电器的工作特性，会因继电器导通瞬间的导通电流过大，而容易电容负载触点粘连，减少了继电器的使用寿命。而针对此问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路，以解决并弥补继电器的缺陷，能大大减小继电器导通瞬间的导通电流，避免了触点粘连，提高继电器的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路包括：电平转换模块，用于接收第一脉冲信号，并对所述第一脉冲信号进行电平转换，以生成第二脉冲信号；脉冲整形模块，与所述电平转换模块相连，用于获取所述第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号整形为驱动信号；输出缓冲驱动模块，与所述脉冲整形模块相连，用于接收所述驱动信号，并在驱动成功后为所述继电器供电，并在驱动成功时对电流进行缓冲；以及延时输出控制模块，用于接收所述第一脉冲信号，并根据所述第一脉冲信号对所述继电器进行延时输出控制。

在本实用新型的一个实施例中，所述电平转换模块进一步包括：第一电阻；第一三极管，所述第一三极管的基极通过所述第一电阻与所述第一脉冲信号的信号源相连，所述第一三极管的发射极接地；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连，所述第三电阻的另一端与第一预设电源相连；所述第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第二电阻的另一端以及所述第三电阻的一端相连，发射极与所述第一预设电源相连，集电极与所述脉冲整形模块相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，另一端接地。

在本实用新型的一个实施例中，所述脉冲整形模块进一步包括：第一电容，所述第一电容的一端与所述电平转换模块相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一电容的另一端相连；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述电平转换模块相连，另一端与所述第五电阻相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第五电阻的另一端和所述第六电阻的另一端相连，所述第七电阻的另一端接地；第八电阻；以及第三三极管，所述第三三极管的基极与所述第五电阻的另一端、所述第六电阻的另一端以及所述第七电阻的一端相连，发射极通过所述第八电阻接地，集电极与所述输出缓冲驱动模块相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述输出缓冲驱动模块进一步包括：开关管，所述开关管的栅极与所述电平转换模块相连，源极与所述第一预设电源相连，漏极与所述继电器相连；第九电阻，所述第九电阻的两端分别与所述开关管的栅极和源极相连；以及第二电容，所述第二电容的两端分别与所述开关管的栅极和源极相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述延时输出控制模块进一步包括：第十电阻；第三电容；控制芯片，所述控制芯片的第一端、第二端与第六端接地，第三端与所述继电器相连，第四端通过所述第十电阻与所述第一脉冲信号的信号源相连，第五端通过所述第三电容接地，第七端空闲，第八端与第二预设电源相连；第十一电阻；二极管，所述二极管的正极端通过所述第十一电阻与所述控制芯片的第四端相连，负极端与所述第一脉冲信号的信号源相连；第四电容，所述第四电容的一端与所述控制芯片的第四端相连，另一端接地。

在本实用新型的一个实施例中，通过所述脉冲整形模块的所述驱动信号对所述输出缓冲驱动模块进行软启动，其中，软启动的时间为第一时间；通过所述输出缓冲驱动模块为所述继电器进行供电的时间为第二时间，其中，所述第一时间小于所述第二时间；所述延时输出控制模块的延时控制时间为第三时间，其中，所述第三时间小于所述第二时间，且大于所述第一时间。

根据本实用新型实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路，通过输出缓冲驱动模块软启动电路，能够在继电器供电瞬间缓冲大电流对电路电容的冲击，从而避免电容负载触点粘连。此外，通过脉冲整形模块与延时输出控制模块交叉控制电路，从而在避免电容负载触点粘连的同时，解决了PMOS开关长期供电造成的额外功耗及过热的问题。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本实用新型一个实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路的结构框图；

图2是根据本实用新型一个实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路。

图1是根据本实用新型一个实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路的结构框图。图2是根据本实用新型一个实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路的示意图。

如图1所示，麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路包括：电平转换模块10、脉冲整形模块20、输出缓冲驱动模块30和延时输出控制模块40。

具体地，电平转换模块10用于接收第一脉冲信号，并对第一脉冲信号进行电平转换，以生成第二脉冲信号。更具体地，如图2所示，电平转换模块10进一步包括第一电阻R1、第一三极管Q1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二三极管Q2和第四电阻R4。其中，第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1与第一脉冲信号的信号源MCU（MicroControl Unit，微控制单元）相连，以接收第一脉冲信号，第一三极管Q1的发射极接地；第二电阻R2的一端与第一三极管Q1的集电极相连；第三电阻R3的一端与第二电阻的另一端相连，第三电阻的另一端与第一预设电源相连；第二三极管Q2的基极与第二电阻R2的另一端以及第三电阻R3的一端相连，发射极与第一预设电源相连，集电极与脉冲整形模块20相连；第四电阻R4的一端与第二三极管Q2的集电极相连，另一端接地。

由此，R1、Q1、R2、R3、Q2和R4构成了能够对来自MCU的第一脉冲信号Pulse进行电平转换的电平转换模块10。在本实用新型的一个实施例中，MCU的电平可取0/3～5.5V，转换后的电平范围为0/VCC。

脉冲整形模块20与电平转换模块相连，用于获取第二脉冲信号，并将第二脉冲信号整形为驱动信号。更具体地，如图2所示，脉冲整形模块20进一步包括：第一电容C1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第三三极管Q3。其中，第一电容C1的一端与电平转换模块10相连；第五电阻R5的一端与第一电容C1的另一端相连；第六电阻R6的一端与电平转换模块10相连，另一端与第五电阻R5相连；第七电阻R7的一端与第五电阻R5的另一端和第六电阻R6的另一端相连，第七电阻R7的另一端接地；第三三极管Q3的基极与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端以及第七电阻R7的一端相连，发射极通过第八电阻R8接地，集电极与输出缓冲驱动模块30相连。

输出缓冲驱动模块30与脉冲整形模块相连，与脉冲整形模块相连，用于接收驱动信号，并在驱动成功后为继电器供电，并在驱动成功时对电流进行缓冲。更具体地，如图2所示，输出缓冲驱动模块30进一步包括：开关管Q4、第九电阻R9和第二电容C2。其中，开关管Q4的栅极与电平转换模块20相连，源极与第一预设电源相连，漏极与继电器相连；第九电阻R9的两端分别与开关管Q4的栅极和源极相连；第二电容C3的两端分别与开关管Q4的栅极和源极相连。

在本实用新型的一个实施例中，开关管Q4可为功率POMS管，由C1、R5、R6、R7、R8和Q3组成的脉冲整形模块20可将第二脉冲信号整形为驱动后级功率PMOS开关管的驱动信号，以使输出缓冲模块30中的功率PMOS开关管软启动。其中，软启动的电路参数为44ms。此阶段为电路在来自MCU的高电平信号上升沿起始，经过第一时间t1=44ms时间对后级电路软启动过程。当开关管Q4开启瞬间，R9和C2可防止其开启瞬间的冲击电流。当开关管Q4开启后，后级电路可短时间由Q4作为电子开关开启供电。电压稳定建立时间的第二时间t2=88ms。其中，第一时间t1和第二时间t2由Q4，C1、R5、R6、R7、R8，C2和R9共同确定，且第一时间t1<第二时间t2。

延时输出控制模块40用于接收第一脉冲信号，并根据第一脉冲信号对继电器进行延时输出控制。更具体地，如图2所示。延时输出控制模块40进一步包括：第十电阻R10、第三电容C3、控制芯片U1、第十一电阻R11、二极管D1、第四电容C4。其中，控制芯片U1的第一端、第二端与第六端接地，第三端与继电器相连，第四端通过第十电阻R10与第一脉冲信号的信号源相连，第五端通过第三电容C3接地，第七端空闲，第八端与第二预设电源相连；二极管D1的正极端通过第十一电阻R11与控制芯片U1的第四端相连，负极端与第一脉冲信号的信号源相连；第四电容C4的一端与控制芯片U1的第四端相连，另一端接地。由R10、C3、U1、R11、D1、C4共同构成了继电器的延时控制电路，其中，可通过以下公式计算第三时间，即延时时间：

t3=0.7*R10*C4，其中，t1<t3<t2。

在本实用新型的一个实施例中，第一时间t1阶段为功率PMOS开关管供电的稳定时间，在此期间继电器是关闭状态，在第三时间t3阶段是继电器的开启延时时间，能够有效避开后级电路电容在继电器供电初期的大电流冲击，在第二时间t2阶段后功率PMOS开关管供电自动切断，后级电路全部由继电器供电，整个过程即满足了继电器不受初始开启大电流的冲击也满足了PMOS长期开启供电造成的额外功耗及过热问题。

根据本实用新型实施例的麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路，通过输出缓冲驱动模块软启动电路，能够在继电器供电瞬间缓冲大电流对电路电容的冲击，从而避免电容负载触点粘连。此外，通过脉冲整形模块与延时输出控制模块交叉控制电路，从而在避免电容负载触点粘连的同时，解决了PMOS开关长期供电造成的额外功耗及过热的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种麻醉机功率继电器容性负载的触点保护电路，其特征在于，包括： 

电平转换模块，用于接收第一脉冲信号，并对所述第一脉冲信号进行电平转换，以生成第二脉冲信号； 

脉冲整形模块，与所述电平转换模块相连，用于获取所述第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号整形为驱动信号； 

输出缓冲驱动模块，与所述脉冲整形模块相连，用于接收所述驱动信号，并在驱动成功后为所述继电器供电，并在驱动成功时对电流进行缓冲；以及 

延时输出控制模块，用于接收所述第一脉冲信号，并根据所述第一脉冲信号对所述继电器进行延时输出控制。 

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电平转换模块进一步包括： 

第一电阻； 

第一三极管，所述第一三极管的基极通过所述第一电阻与所述第一脉冲信号的信号源相连，所述第一三极管的发射极接地； 

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连； 

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连，所述第三电阻的另一端与第一预设电源相连； 

第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第二电阻的另一端以及所述第三电阻的一端相连，发射极与所述第一预设电源相连，集电极与所述脉冲整形模块相连； 

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，另一端接地。 

3.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述脉冲整形模块进一步包括： 

第一电容，所述第一电容的一端与所述电平转换模块相连； 

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一电容的另一端相连； 

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述电平转换模块相连，另一端与所述第五电阻相连； 

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第五电阻的另一端和所述第六电阻的另一端相连，所述第七电阻的另一端接地； 

第八电阻；以及 

第三三极管，所述第三三极管的基极与所述第五电阻的另一端、所述第六电阻的另一端以及所述第七电阻的一端相连，发射极通过所述第八电阻接地，集电极与所述输出缓冲驱动模块相连。 

4.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述输出缓冲驱动模块进一步包括： 

开关管，所述开关管的栅极与所述电平转换模块相连，源极与所述第一预设电源相连，漏极与所述继电器相连； 

第九电阻，所述第九电阻的两端分别与所述开关管的栅极和源极相连；以及 

第二电容，所述第二电容的两端分别与所述开关管的栅极和源极相连。 

5.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述延时输出控制模块进一步包括： 

第十电阻； 

第三电容； 

控制芯片，所述控制芯片的第一端、第二端与第六端接地，第三端与所述继电器相连，第四端通过所述第十电阻与所述第一脉冲信号的信号源相连，第五端通过所述第三电容接地，第七端空闲，第八端与第二预设电源相连； 

第十一电阻； 

二极管，所述二极管的正极端通过所述第十一电阻与所述控制芯片的第四端相连，负极端与所述第一脉冲信号的信号源相连； 

第四电容，所述第四电容的一端与所述控制芯片的第四端相连，另一端接地。 

6.如权利要求1-5任一项所述的保护电路，其特征在于， 

通过所述脉冲整形模块的所述驱动信号对所述输出缓冲驱动模块进行软启动，其中，软启动的时间为第一时间； 

通过所述输出缓冲驱动模块为所述继电器进行供电的时间为第二时间，其中，所述第一时间小于所述第二时间； 

所述延时输出控制模块的延时控制时间为第三时间，其中，所述第三时间小于所述第二时间，且大于所述第一时间。