趙東升

(沈陽軍區(qū)大連療養(yǎng)院小平島療區(qū)，遼寧大連116023)

PHILIPS PageWriter TrimⅠ心電圖機直流開關(guān)電源供電的設(shè)計與實現(xiàn)

趙東升

(沈陽軍區(qū)大連療養(yǎng)院小平島療區(qū)，遼寧大連116023)

0 引言

PHILIPS PageWriter TrimⅠ心電圖機是一款12-導數(shù)字心電圖機，采用交流220 V和12 V蓄電池雙電源供電模式，12 V蓄電池為心電圖機在運動中使用供電，并一直為打印機提供電源。心電圖機正常工作的前提是電池一直插入電池倉，并儲存足夠的電量。由于上述供電特點，使蓄電池耗損快、更換頻率高，而PageWriter Trim替換電池價格較貴，因此嘗試用合適的12V直流開關(guān)電源代替蓄電池供電，具體分析與設(shè)計如下。

1 蓄電池存在是心電圖機正常工作的必要性的原理分析

1.1 蓄電池充、放電電路原理

PageWriter TrimⅠ為UC3909集成控制器的鉛

酸蓄電池充電電路，可實現(xiàn)密封鉛蓄電池在不同狀態(tài)時合適的充電電壓和電流。在充電過程中檢測電池溫度和充電電壓、電流。如果電池的溫度、電流超過所設(shè)定的極限，充電回路斷開，充電自動停止。它主要由穩(wěn)壓電路、充電控制電路、充電過流保護電路和蓄電池過熱保護電路等組成。心電圖機正常工作必須以下具備兩個條件：一是電池有足夠的電量；二是電池各檢測回路導通。僅就電池檢測回路蓄電池部分電路圖如圖1所示。

其中，RT端、GND端、熱敏電阻Rt-s為溫度檢測回路,BAT+、BAT-、自恢復保險絲R1為電池電壓、電流檢測回路。蓄電池供電時，電壓過放電保護、電量顯示等亦通過BAT+、BAT-、構(gòu)成檢測回路來實現(xiàn)。

1.2 心電圖機工作電流分析

將交流、蓄電池雙供電電池部分回路稱為電池回路，蓄電池單獨供電電池部分回路稱為供電回路。分別測量其電流結(jié)果如表1所示。

圖1 電池檢測回路蓄電池部分

表1 電池回路和供電回路的電流

通過上表可看出：(1)心電圖在蓄電池單獨工作時所需最大電流為4.5A；(2)交流、蓄電池雙供電時電池回路電流變化取決于電源電動勢的變化，這時由UC3909集成控制器進行智能調(diào)節(jié)對蓄電池充電；(3)心電圖機約60%的功率都消耗在打印機上。

2 直流開關(guān)電源供電的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 直流開關(guān)電源的選擇與電路

開關(guān)電源具有效率高、動態(tài)響應快及輸出精度高等特點。通過以上分析嘗試設(shè)計直流開關(guān)電源代替蓄電池進行模擬供電設(shè)計。PageWriter TrimⅠ心電圖功率為65VA，機配密封12V～鉛蓄電池容量為2.9Ah，因此應選擇一款恒偉12V、12.5A小功率低頻直流開關(guān)電源。

2.2 電路的設(shè)計與電源盒的組裝

材料：12V、4.5A直流開關(guān)電源、電源盒、報廢的機配密封12V鉛蓄電池、10A雙芯電纜、10A三芯電纜、10A雙芯電纜子、母插頭一對。

按電路圖1將上述原件組裝：將密封蓄電池盒打開，取出蓄電池拔下電極插頭，勿必保留電池檢測回路蓄電池端電路，將與蓄電池連接的紅(﹢)、黑(﹣)電線分別焊接上同直徑雙芯電纜紅、黑芯線。電池盒鉆一合適尺寸的孔，將雙芯電纜接上電纜的母頭固定于電池盒孔處。將12V、4.5A直流開關(guān)電源，裝入并固定到電源盒內(nèi)。交流輸入端加裝紅色220V發(fā)光開關(guān)、10A三芯電纜約0.5m；直流輸出端分別加裝綠色12V發(fā)光開關(guān)、雙芯電纜并把雙芯電纜加裝好電纜子頭。注意兩點：①交流輸入端接地；②直流輸出端與電池檢測回路蓄電池端正負極千萬不能接反。

2.3 心電圖工作測試

將組裝好的電池盒插入電池倉，接通直流開關(guān)電源穩(wěn)定一段時間后，打開心電圖機，心電圖機顯示電池容量滿、心電信號正常。以標準心電計量儀和正常人為載體并分別使用直流開關(guān)電源和蓄電池，采集并打印心電圖紙，出紙正常，心電圖經(jīng)計量檢測并無差異。

3 跟蹤與測試

以上通過直流開關(guān)電源模擬蓄電池供電方法等同于為PageWriter TrimⅠ心電圖機設(shè)計了一種交流供電模式。此款直流開關(guān)電源功率小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓效果好，理論上講直流開關(guān)電源供電與蓄電池供電效能并無差異。但開關(guān)電源的缺點是產(chǎn)生較大的電磁干擾(EMI)，包括傳導干擾和輻射干擾。為這樣一款12-導數(shù)字心電圖機設(shè)計實現(xiàn)直流開關(guān)電源供模式，必須考慮到外加直流開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾對心電圖機的影響。首先，在使用直流開關(guān)電源時必須要先使其開機工作一段時間輸出穩(wěn)定后再為心電圖機供電。第二是，使用直流開關(guān)電源時不要再接入原機交流輸入電源，避免與心電圖機內(nèi)部開關(guān)電源相互影響。筆者建議兩種供電方法分別獨立使用：此種設(shè)計電池盒加直流電源作為交流工作模式；原交流供電為蓄電池充電，蓄電池作為直流供電為心電圖機在運動中使用。外置直流開關(guān)電源為小功率低頻開關(guān)電源，產(chǎn)生電磁輻射較小，而且，PageWriter TrimⅠ心電圖機運用了較好的防干擾措施和抗干擾技術(shù)如：機殼接地、浮地技術(shù)等，其產(chǎn)生的電磁干擾未對心電圖機工作造成實質(zhì)的影響。兩年多來使用過程中，經(jīng)上級計量檢測各項指標并無異常。

4 結(jié)語

本設(shè)計在不改變PageWriter TrimⅠ心電圖機原始設(shè)計的硬、軟件基礎(chǔ)上，通過外加直流開關(guān)電源模擬蓄電池為心電圖機供電的設(shè)計實現(xiàn)了純交流供電，減少了電池消耗，節(jié)約了資金，值得在基層醫(yī)療單位開展。

[1]王新生，游青山，冉 霞.閥控式鉛酸蓄電池與UC3909智能充電[J]通信電源技術(shù)，2005，25：(3)60.

[2]龔 濤，王永寧，夏春田，開關(guān)電源電磁干擾的分析與抑制[J]船海工程，2006，2：62

2014-03-05

TH772+.2

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1002-2376(2014)07-0017-02