一种配备稳压电源的医疗监护设备的制作方法

1.本技术涉及电源技术领域，具体涉及一种配备稳压电源的医疗监护设备。


背景技术：

2.目前，很多医疗监护设备中使用的器件种类日益增多，这就对设备中使用的直流电源提出了较高的性能要求，现阶段各负载电压主要通过开关电源或者ldo提供，但由于开关电源或者ldo器件本身差异及各电源所带负载的不同，这就需要电源不仅能够输出稳定的直流电，还能够实现所带负载的顺序上电，对于严格要求负载顺序上电的电路，普通的直流电源还无法达到这一功能。
3.对于当前市场上的多数直流电源，多级输出的直流电还使用同步输出的方式，无法适应负载顺序上电的供电需求。即便一些直流电源采用硬件结构来实现多级使能输出，也仅局限于被动控制的电源时序调节方式，不但无法控制时序调节的延时时间，而且还无法对各级输出的电压进行闭环检查，由此致使直流电源依然无法应用到一些对电源性能要求严格的设备中。
4.比如图1，直流电vin形成使能信号en1来启动电源1，从而输出vout1；vout1形成使能信号en2来启动电源2，从而输出vout2；vout2形成使能信号en3来启动电源3，从而输出vout3；最终由vout1、vout2、vout3为不同电压等级需求的负载供电。图1中依靠硬件电路来逐级使能，虽然也实现了顺序上电的目的，但是也产生了使能时间间隔不受控制、电源输出没有闭环检查的后果，这种电源的上电稳定性较差，容易导致自身故障并影响医疗监护设备的正常工作。


技术实现要素：

5.本技术主要解决的技术问题是：如何提高医疗监护设备中用电负载的上电稳定性。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种配备稳压电源的医疗监护设备，包括稳压电源电路和多个适配不同电压等级的用电负载，其中所述稳压电源电路包括一级电源电路、多个二级电源电路和控制器；所述一级电源电路用于接入交流市电，以及将交流市电转换为第一直流电并进行输出；多个所述二级电源电路均与所述一级电源电路连接，用于将所述一级电源电路输出的第一直流电转换为不同电压等级的第二直流电；每个所述二级电源电路还与电压等级相适配的用电负载连接，用于向用电负载输出电压等级相适配的第二直流电；所述控制器包括多个使能端且与各个所述二级电源电路一一对应连接；每个所述使能端能够向对应的所述二级电源电路发送使能信号，所述使能信号用于启动对应的所述二级电源电路对输入的第一直流电进行转换。
7.每个所述二级电源电路包括直流输入端、直流输出端和响应端；所述二级电源电路的直流输入端与所述一级电源电路输出的第一直流电所在的输出端连接，所述二级电源电路的响应端与所述控制器中对应的一个使能端连接，所述二级电源电路的直流输出端与
电压等级相适配的用电负载连接。
8.每个所述二级电源电路采用dc/dc稳压器或ldo稳压器，所述二级电源电路输出的第二直流电为3v～24v中的任意一个电压等级。
9.所述控制器还包括多个反馈端，各个所述反馈端与各个所述二级电源电路的直流输出端一一对应连接；每个所述反馈端用于接收对应的所述二级电源电路输出的第二直流电形成的反馈信号。
10.所述一级电源电路和各个所述二级电源电路之间设有直流总线，所述直流总线上设有电子开关，所述电子开关与所述控制器信号连接；所述电子开关用于在所述控制器发出控制信号时开路或断路。
11.所述的配备稳压电源的医疗监护设备还包括报警器，所述报警器与所述控制器信号连接；所述报警器用于在所述控制器发出控制信号时产生报警信号。
12.多个适配不同电压等级的用电负载包括：适配第一电压等级的一个或多个处理器，适配第二电压等级的一个或多个驱动器，适配第三电压等级的一个或多个流体泵、管道阀门或者传感器。
13.多个适配不同电压等级的用电负载还包括适配第四电压等级的显示屏；与所述显示屏对应连接的所述二级电源电路包括响应端，该响应端连接至一定时器或连接至所述控制器的一个使能端，用于响应于所述定时器发送的使能信号或者响应于所述控制器发送的使能信号。
14.本技术的有益效果是：
15.依据上述实施例的一种配备稳压电源的医疗监护设备，包括稳压电源电路和多个适配不同电压等级的用电负载，其中所述稳压电源电路包括一级电源电路、多个二级电源电路和控制器。本技术技术方案采用多个二级电源电路分别为多个适配不同电压等级的用电负载提供直流电，既能满足医疗监护设备中各用电负载的多样化用电需求，也能提高单个用电负载的供电稳定性；此外，技术方案利用控制器的使能端来调节每个二级电源电路的使能状态，不仅能够逐一为每类用电负载上电，还能够在上电故障发生时同步停止各二级电源电路，保障设备上电的安全性。
附图说明
16.图1为现有直流电源的结构示意图；
17.图2为一种实施例中医疗监护设备的结构示意图；
18.图3为另一种实施例中医疗监护设备的结构示意图。
具体实施方式
19.下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们
根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
20.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
21.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
22.实施例一、
23.请参考图2，本实施例中公开一种配备稳压电源的医疗监护设备(如生命监护仪、自动注射仪、麻醉机、呼吸机等)，其主要包括稳压电源电路和多个适配不同电压等级的用电负载(如附图标记a、b、c)，其中稳压电源电路包括一级电源电路11、多个二级电源电路(可见附图标记121、122、123)和控制器13，下面分别说明。
24.一级电源电路11可接入交流市电(如ac220v)，以及将交流市电转换为第一直流电(可见附图标记dc11、dc12)并进行输出。可以理解，由于一级电源电路11实现的是交流转直流的作用，那么可采用常规的ac/dc开关电源，应当具有交流输入端和至少一个直流输出端，其中交流输入端用来接入ac220v的交流市电，直流输出端用来输出某种电压等级的直流电(如dc24v、dc12v或dc5v的电压等级)；由于ac/dc开关电源是当前各类电子产品中常用的电源模块，且交直流转换的电路技术成熟，所以这里不再对ac/dc开关电源的电路结构和工作原理进行说明和限制。
25.在一个具体实施例中，参见图2，为了实现一级电源电路11对多个二级电源电路和控制器分别输电的作用，一级电源电路11可通过一个直流输出端向多个二级电源电路(如121、122、123、
…
)输送第一直流电dc11(如dc24v)，通过另一个直流输出端向控制器13输送第一直流电dc12(如dc5v)；当然，某些情况下，第一直流电dc11、第一直流电dc12可使用相同等级的直流电压(比如dc5v)，只要能够同时符合各个二级电源电路和控制器的供电要求即可。
26.多个二级电源电路(如121、122、123)均与一级电源电路11连接，这些二级电源电路用于将一级电源电路11输出的第一直流电转换为不同电压等级的第二直流电。如图2，一级电源电路11输出第一直流电dc11到达各个二级电源电路，其中二级电源电路121可将第一直流电dc11(如dc24v)转换为第一电压等级的第二直流电dc21(如dc3.3v)以提供给用电负载a，二级电源电路122可将第一直流电dc11(如dc24v)转换为第二电压等级的第二直流电dc22(如dc5v)以提供给用电负载b；再比如，二级电源电路123可将第一直流电dc11(如dc24v)转换为第三电压等级的第二直流电dc23(如dc12v)以提供给用电负载c。
27.需要说明的是，二级电源电路的数量可以依据用电负载对电压等级的实际要求而合理设置，如果一些用电负载共需要4种不同的电压等级，那么就可设置4个二级电源电路来分别实现不同电压等级的直流转换作用。在图2中为了方便介绍电路结构而列举了二级电源电路121、122、123，但这种情况并不构成对二级电源电路数量的限制，技术人员可以根据需求而合理的增加或减少二级电源电路的个数。当然，用电负载的数量也可以根据医疗监护设备的功能需要而合理的增加或减少，需要适配更多种电压等级的用电负载时也意味
着需要设置更多个输出电压相适配的二级电源电路。
28.需要说明的是，每个二级电源电路(如121、122、123中的任一个)具体将第一直流电dc11转换为哪一个电压等级的第二直流电需要依据用电负载的需求而定，如果任意一个二级电源电路的供电对象是处理器等芯片，则应满足输出dc3.3v的要求；如果任意一个二级电源电路的供电对象是驱动器等电子模块，则应满足输出dc5v的要求；如果任意一个二级电源电路的供电对象是泵、阀等电磁类执行部件，则应满足输出dc12v的要求；如果任意一个二级电源电路的供电对象是传感器等部件，则应满足输出dc5v或dc12v的要求。此外，由于二级电源电路实现的是dc/dc的转换作用，所以可采用一些常规的直流稳压模块、直流降压模块或直流升压模块来作为二级电源电路。
29.控制器13包括多个使能端(可见附图标记a1、a2、a3)且与各个二级电源电路一一对应连接；比如，使能端a1与二级电源电路121连接，使能端a2与二级电源电路122连接，使能端a3与二级电源电路123连接。控制器13用于根据预设时序向各个二级电源电路发送使能信号，这里涉及的使能信号用于启动对应的二级电源电路对输入的第一直流电进行转换；比如，控制器13可通过使能端a1发送使能信号en1，二级电源电路121只有响应于使能信号en1才能启动第一直流电dc11转换为第二直流电dc21；控制器13可通过使能端a2发送使能信号en2，二级电源电路122只有响应于使能信号en2才能启动第一直流电dc11转换为第二直流电dc22；控制器13可通过使能端a3发送使能信号en3，二级电源电路123只有响应于使能信号en3才能启动第一直流电dc11转换为第二直流电dc23。
30.在一个具体实施例中，每个二级电源电路包括直流输入端、直流输出端和响应端，其中，二级电源电路的直流输入端与一级电源电路输出的第一直流电所在的输出端连接，二级电源电路的响应端与控制器中对应的一个使能端连接，二级电源电路的直流输出端与电压等级相适配的用电负载连接。参见图2，对于二级电源电路121，直流输入端b11连接一级电源电路11输出第一直流电dc11所在的输出端，直流输出端b12连接适配第一电压等级(比如dc3.3v)的用电负载a，响应端b13连接控制器13的使能端a1；对于二级电源电路122，直流输入端b21连接一级电源电路11输出第一直流电dc11所在的输出端，直流输出端b22连接适配第二电压等级(比如dc5v)的用电负载b，响应端b23连接控制器13的使能端a2；对于二级电源电路123，直流输入端b31连接一级电源电路11输出第一直流电dc11所在的输出端，直流输出端b32连接适配第三电压等级(比如dc12v)的用电负载c，响应端b33连接控制器13的使能端a3。当然，若还有其它的二级电源电路，则其它二级电源电路的端口结构和接线关系可以参考二级电源电路121/122/123，这里不再一一说明。
31.需要说明的是，为实现各个二级电源电路(如121、122、123、
…
)对不同电压等级的直流转换性能，每个二级电源电路可采用dc/dc稳压器或ldo稳压器，并且二级电源电路输出的第二直流电为3v～24v中的任意一个电压等级，如此二级电源电路的直流输出端可适配任意电压等级的用电负载，只要选用合适型号的dc/dc稳压器或ldo稳压器即可。比如二级电源电路可采用lm2596芯片，用vin、vout、on/off引脚分别作为直流输入端、直流输出端和响应端，具有宽幅度的直流输入能力和固定电压等级(3.3v/5v/12v)的直流输出能力；当然，二级电源电路还可以采用ltc3785、lt3790等类型的芯片，只要能够实现合适电压等级的直流稳压功能即可，不做严格限制。
32.在本实施例中，控制器13可以采用cpu、微处理器、电源管理ic、fpga、单片机等芯
片，只要其具有多个io端口即可，其中部分io端口可以作为使能端a1、a2、a3来使用。在这里，控制器13的主要功能是通过多个使能端向各个二级电源电路发送使能信号；比如，若要用电负载a、b、c同时上电时则可由控制器13通过使能端a1、a2、a3同时发送使能信号，启动二级电源电路121、122、123共同进入直流转换状态；若要用电负载a、b、c顺序上电时则可由控制器13通过使能端a1、a2、a3依时序发送使能信号，启动二级电源电路121、122、123依次进入直流转换状态；若要用电负载a、b、c同时下电则可由控制器13通过使能端a1、a2、a3同时停止发送使能信号，终止二级电源电路121、122、123的直流转换状态。当然，为了加强顺序上电的稳定性，避免后级上电过程对已上电线路的电流回灌影响，控制器13在通过使能端a1、a2、a3依时序发送使能信号的过程中，还可在发送使能信号的间隔中加入延时时间(比如100ms、200ms、300ms等)，从而对每个用电负载的上电过程得以缓冲，从而维持上电过程的相对稳定性。
33.需要说明的是，控制器13输出高电平/低电平来形成使能信号，并对dc稳压芯片进行控制的技术已广泛应用于各类电子产品中，比如，电源管理ic(如lmg3410r050、ucc12050等)往往负责电子设备所需的电能的变换、分配、检测等管控功能，由于电路系统中的芯片、元器件正常工作所需要的电压各不相同，那么电源管理ic就可将电池、电源提供的固定电压进行升压、降压、稳压、电压反向等处理。可以理解，无论控制器13是同时发送使能信号(高电平/低电平)、顺序发送使能信号，还是同时停止发送使能信号的过程均是逻辑处理类芯片的基本功能，不涉及一些复杂的逻辑判断过程，所以这里不对控制器13的信号发送过程进行限定和保护，直接采用常规的高/低电平信号发送技术即可。
34.实施例二、
35.请参考图3，本实施例中公开一种配备稳压电源的医疗监护设备(如生命监护仪、自动注射仪、麻醉机、呼吸机等)，其主要包括稳压电源电路和多个适配不同电压等级的用电负载(如处理器d、驱动器e、执行部件f)，其中稳压电源电路包括一级电源电路11、多个二级电源电路(可见附图标记121、122、123)和控制器13，关于一级电源电路11、二级电源电路121、二级电源电路122、二级电源电路123和控制器13的结构和功能可以参考实施例一中的介绍。
36.与实施例一中公开的技术方案相比，控制器13不仅包括使能端a1、a2、a3，还包括多个反馈端(如b1、b2、b3)，控制器13的多个反馈端与各个二级电源电路的直流输出端一一对应连接；比如，反馈端b1与二级电源电路121的直流输出端b12连接，反馈端b2与二级电源电路122的直流输出端b22连接，反馈端b3与二级电源电路123的直流输出端b32连接。
37.可以理解，由于控制器13可以采用cpu、微处理器、电源管理ic、fpga、单片机等芯片，那么芯片上一部分具有数据输入输出能力的io端口作为使能端a1、a2、a3来使用，还有一部分的具有电压检测能力的io端口作为反馈端b1、b2、b3来使用。
38.可以理解，控制器的每个反馈端用于接收对应的二级电源电路输出的第二直流电形成的反馈信号。比如，反馈端b1接收的是二级电源电路121的直流输出端b12上第二直流电dc21形成的反馈信号，反馈端b2接收的是二级电源电路122的直流输出端b22上第二直流电dc22形成的反馈信号，反馈端b3接收的是二级电源电路123的直流输出端b32上第二直流电dc23形成的反馈信号。
39.与实施例一种公开的技术方案相比，多个适配不同电压等级的用电负载可以包
括：适配第一电压等级的一个或多个处理器d，适配第二电压等级的一个或多个驱动器e，适配第三电压等级的一个或多个流体泵、管道阀门或者传感器(即执行部件f)。其中，处理器d是医疗监护设备的主控部件，起到按键响应、参数调节、智能控制等功能；驱动器e是调节泵/阀/传感器改变工作状态的驱动类元器件，起到控制量调节的作用；执行部件f就是末端执行部件，可为泵/阀/传感器等，流体泵起到氧气、麻醉气体、注射液等流体的泵入/泵出作用，管道阀门起到对流体的流量进行大小调节或关停的作用，传感器起到检测病人各项生理参数的作用。
40.进一步地，参见图3，为了杜绝所有供电意外情况，可在一级电源电路11和各个二级电源电路(如121、122、123)之间设有直流总线，从而直流总线上设有电子开关14，该电子开关14与控制器13信号连接，比如电子开关14的触发端连接到控制器13的一个控制端c1。需要说明的是，在直流总线上设置的电子开关14可以采用晶闸管、继电器等元器件，这里不做严格限制。在这里，电子开关14的作用是在控制器13通过控制端c1发出控制信号kz1时对直流总线进行开路或断路。可以理解，电子开关14作为一项保护措施，在某些情况下还能够适用于二级电源电路(如121、122或123)自身发生故障的应用场景；比如在某一个二级电源电路发生短路时，虽然控制器13能够停止部分或者所有使能端(如a1、a2、a3)发送的使能信号，但是由于第一直流电dc11仍在输入，这样造成短路的二级电源电路还在输出直流电，会造成控制器13的控制失效；若控制器13通过控制端c1发出控制信号kz1来关断电子开关14，那么就能够彻底切断第一直流电dc11，即便短路的二级电源电路也会停止输出直流电，这样就可进一步地确保电路安全。
41.进一步地，参见图3，本实施例中的电源时序管理电路还包括报警器15，报警器15与控制器13的又一个控制端c2连接。可以理解，报警器15可以采用蜂鸣器、指示灯等电子元器件，从而产生声/光的报警信息。在这里，报警器15的作用是在控制器13通过控制端c2发出控制信号时产生报警信号。
42.需要说明的是，既然控制器13采用cpu、微处理器、电源管理ic、fpga、单片机等芯片，那么芯片上多余的io端口可作为控制端c1、c2来使用。
43.在图3中，每个二级电源电路与电压等级相适配的用电负载连接，用于向用电负载输出电压等级相适配的第二直流电。比如，二级电源电路121的直流输出端b12与处理器d连接，为处理器d提供第一电压等级的第二直流电dc21(如dc3.3v)；二级电源电路122的直流输出端b22与驱动器e连接，为驱动器e提供第二电压等级的第二直流电dc22(如dc5v)，二级电源电路123的直流输出端b32与执行部件f连接，为执行部件f提供第三电压等级的第二直流电dc23(如dc12v)。
44.进一步地，参见图3，多个适配不同电压等级的用电负载不仅包括处理器d、驱动器e、执行部件f，还可以包括适配第四电压等级(如dc24v)的显示屏g，显示屏g起到生理信号、设备参数、运行模式的显示作用。为了给显示屏g提供稳定的直流电，还可以为其设置二级电源电路124。那么，与显示屏g对应连接的二级电源电路124包括直流输入端b41、直流输出端b42和响应端b43，直流输入端b41与电子开关14的后端的直流母线连接，直流输出端b42与显示屏g连接；响应端b43既可以连接至一定时器16，也可以连接至控制器13的一个使能端a4。需要说明的是，当响应端b43连接至定时器16时则二级电源电路124可响应于定时器16发送的使能信号来启动直流转换以产生第四等级的第二直流电dc24(比如dc24v)，当响
应端b43连接至控制器13的使能端a4时则二级电源电路124响应于控制器13发送的使能信号来启动直流转换以产生第四等级的第二直流电dc24(比如dc24v)。需要说明的是，使用定时器16产生使能信号是因为定时器16可以设置在显示屏g的电路板上，而不需要再通过长距离连线至控制器13；并且，定时器16可以设置500ms的定时时间，从而在定时结束后发出使能信号，在这个时间段内能够保证其它的用电负载得到上电启动。
45.在本实施例中，无论是对处理器d、驱动器e、执行部件f、显示屏g同时上电或顺序上电的过程中，还是对处理器d、驱动器e、执行部件f、显示屏g上电之后，控制器13会实时检测自身反馈端b1、b2、b3、b4的反馈信号，然后做出一些简单的判断，比如执行判断反馈信号大小、停止使能信号发送和发送控制信号的过程，判断的逻辑过程极为简单。若判断其中一个反馈端的反馈信号超出预设波动范围，则停止对应的使能端发送的使能信号，或者停止所有使能端发送的使能信号，甚至通过控制端c1发送控制信号kz1使电子开关14对直流总线产生断路。当然，若控制器13判断其中一个反馈端的反馈信号超出预设波动范围，还可以通过控制端c2发送控制信号使报警器15产生报警信息。
46.需要说明的是，判断反馈信号的预设波动范围是指任意一个电压等级的第二直流电在
±
n％内的电压波动，其中n在5
‑
20内取任意值。那么，对于第一电压等级的第二直流电形成的反馈信号，这里的预设波动范围可设置为3.3v
±
10％，即3.3(1
‑
10％)v～3.3(1 10％)v的电压范围。
47.可以理解，控制器13无论是停止对应的使能端发送使能信号，还是停止所有使能端发送使能信号，甚至控制电子开关14断路，这些都是控制器13在上电不稳定情况下作出的一种应急反应，通过切断对应的上电线路或者是所有上电线路来消除供电故障，从而保护处理器d、驱动器e、执行部件f、显示屏g中的任意一个用电负载不受到电压波动所带来的损坏，进一步加强医疗监护设备上电的稳定性。比如在电源管理ic中，检测反馈信号大小、停止使能信号输出和发出控制信号的过程是很常规的技术实现手段，当反馈信号不再预设反馈内则停止发送使能信号以及发出控制信号应当认为是现有技术，所以这里不做限定和保护，只要能够实现反馈信号采集和信号发送/停止即可。
48.以上应用了具体个例对本技术技术方案进行阐述，只是用于帮助理解本技术，并不用以限制本技术。对于本技术发明创造所属技术领域的技术人员，依据本技术的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。