Автоматический контроль скорости зарядки конденсатора дефибриллятора

 

Изобретение относится к устройствам зарядки конденсатора. Схемы зарядки конденсатора, которая использует кажущуюся меру тока, протекающего через схему, для регулировки тока, потребляемого от батареи в данную схему. Схема суммирования создает напряжение разности из напряжения батареи, вычтенного из порогового опорного напряжения. После этого напряжение разности усиливается усилителем, выпрямляется диодом и с помощью суммирующей схемы добавляется к мере напряжения на токочувствительном резисторе. Полученная в результате мера напряжения является кажущейся мерой тока и подается на контроллер зарядки, который управляет током через трансформатор путем управления работой переключателя. Если напряжение на батарее опускается ниже опорного напряжения, устанавливаемого с помощью источника напряжения, увеличивающееся напряжение разности добавляет напряжение смещения к реальной мере тока, таким образом обеспечивая контроллер зарядки кажущейся мерой тока через трансформатор, который является более высоким, чем реальный уровень электрического тока. Тем самым контроллер зарядки уменьшает ток, потребляемый от батареи трансформатором. Техническим результатом является повышение точности зарядки конденсатора. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Область изобретения

Изобретение предназначено в целом для схемы зарядки конденсатора, а более подробно для схемы контроля скорости зарядки конденсаторов для дефибрилляторов.

Предпосылки изобретения

Нарушения в нормальном ритме работы человеческого сердца могут представлять собой ситуацию, являющуюся серьезной опасностью для жизни человека. Особую опасность представляет вентрикулярная фибрилляция, при которой работа желудочков сердца не координирована, что в принципе может привести к тому, что перекачивание крови не будет иметь место. Дефибрилляционная терапия может прервать фибрилляцию желудочков и восстановить нормальный ритм биения сердца. Такая терапия, как правило, включает быструю подачу относительно большого количества электрической энергии на сердце при большом напряжении.

Типичный дефибриллятор включает в себя пару электрических проводников для сбора электрических сигналов, генерируемых сердцем, и для осуществления дефибрилляционной терапии. Кроме того, дефибриллятор, как правило, включает одну или несколько батарей, конденсаторы для накопления энергии и схему управления для зарядки конденсаторов и осуществления дефибрилляционной терапии через проводники.

В настоящее время батареи, как правило, не приспособлены для прямой подачи высоковольтных электрических импульсов большой энергии, необходимых для дефибрилляционной терапии. Вследствие этого является обычным, когда дефибрилляторы содержат один или несколько высоковольтных конденсаторов для накопления энергии, которые заряжаются от батареи через соответствующую схему зарядки. Непосредственно после зарядки конденсаторы избирательно разряжаются врачом или медицинским работником для осуществления дефибрилляционной терапии по отношению к пациенту. При нормальной работе высоковольтные конденсаторы не поддерживаются все время в полностью заряженном состоянии, а скорее заряжаются непосредственно перед тем, как это потребуется для применения дефибрилляционной терапии.

Схема зарядки в дефибрилляторе, как правило, включает в себя ключ, управляемый контроллером зарядки. Под управлением контроллера зарядки ключ циклически прерывает подачу электрического тока от батареи в первичную обмотку повышающего трансформатора в порядке наведения переходного тока во вторичной обмотке трансформатора во время возврата в начальное состояние. Наведенный переходной ток во вторичной обмотке трансформатора прикладывается к контактам высоковольтного конденсатора, тем самым вызывая зарядку конденсатора на заданное количество циклов переключения. Обычно контроллер зарядки следит как за током, протекающим через первичную обмотку, так и за величиной заряда на конденсаторе во время управления работой ключа.

Одна или несколько батарей, соединенных с дефибриллятором, обеспечивают энергию для зарядки конденсатора для накопления энергии. Когда батарея теряет свою энергию, внутреннее электрическое сопротивление батареи возрастает. Для большинства технологий изготовления батарей батарея испытывает постепенный рост внутреннего сопротивления, связанный с понижением напряжения на выходе батареи, до точки, в которой внутреннее сопротивление быстро повышается, в то время как напряжение на батарее падает. Батареи, изготовленные по различным технологиям, имеют различные кривые зависимости внутреннего сопротивления от напряжения.

Когда дефибриллятор начинает заряжать свой конденсатор для накопления энергии, батарея расходует значительную величину тока, что вызывает падение напряжения на внутреннем сопротивлении батарей. В некоторый момент работы внутреннее сопротивление батарей дефибриллятора становится слишком высоким и батареи становятся не в состоянии обеспечивать пиковый ток на таком уровне напряжения, которого требует схема цепи зарядки. Напряжение батарей коллапсирует и падает ниже порогового уровня, соответствующего выключению питания дефибриллятора, что вызывает отключение дефибриллятора, даже если батареи не лишены полностью своей энергии. Другими словами, напряжение батарей снижается слишком низко и дефибриллятор, считая, что батареи полностью разряжены, отключается сам по себе. Хотя дефибриллятор может вновь вернуться в рабочее состояние, дефибриллятор может быть непригодным для осуществления дефибрилляционной терапии до установки новых батарей.

Чтобы воспрепятствовать преждевременному выключению дефибриллятора до того, как батареи полностью разрядятся, в качестве решения можно понизить величину пикового тока, который цепь зарядки дефибриллятора потребляет из батареи, когда выходное напряжение батареи понижается ниже заданного уровня. При пониженном токе напряжение батарей поддерживается на приемлемом уровне, и батарея может продолжать зарядку конденсатора дефибриллятора, хотя и с более низкой скоростью зарядки. Ранее используемые методики для контроля величины потребления тока из батареи включали в себя микропроцессор, подключенный к батарее через аналого-цифровой преобразователь (АЦП), для контроля напряжения батареи. Когда микропроцессор определяет, что напряжение батареи падает ниже определенного критического уровня, микропроцессор подает команду схеме зарядки конденсатора понизить ток, потребляемый из батареи. Проблема, присущая этому методу, заключается в том, что микропроцессор может быть не в состоянии достаточно быстро отреагировать на значительное падение напряжения батареи и дефибриллятор может отключиться до того, как схема зарядки получит команду уменьшить потребляемый ток до более низкого уровня.

Как показывают данные по уровню техники по контролю скорости зарядки, существует необходимость в схеме зарядки конденсатора, которая может быстро динамически реагировать на снижение напряжения батареи.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение представляет управляющую схему и способы динамического контроля скорости потребления электрического тока из батареи в порядке поддержания напряжения батареи на соответствующем уровне. Управляющая схема и способы контроля особенно пригодны для зарядки дефибрилляторов, имеющих высоковольтные конденсаторы и схему зарядки для контроля зарядки конденсатора. В одном аспекте схема зарядки корректирует величину потребления тока из батареи в ответ на меру напряжения тока, протекающего через первичную обмотку повышающего трансформатора. Изобретение включает в себя структуру из активных компонентов схемы, которая сравнивает напряжение на батарее с опорным напряжением и производит выходной сигнал сравнения, который поступает в схему зарядки для регулировки скорости, с которой заряжаются конденсаторы для накопления энергии. В реальном воплощении настоящего изобретения выходной сигнал сравнения объединяется с мерой напряжения тока, протекающего через первичную обмотку повышающего трансформатора, для вырабатывания кажущегося сигнала тока, поступающего в схему зарядки. Схема зарядки корректирует величину тока, потребляемого от батареи, в соответствии с кажущимся сигналом тока. В частности, если напряжение батареи падает ниже опорного напряжения, управляющая схема по настоящему изобретению производит выходной сигнал сравнения, который, когда он добавляется к мере напряжения тока, производит кажущийся сигнал тока, более высокий, чем реальный уровень электрического тока в первичной обмотке. Схема зарядки реагирует путем понижения величины потребления тока из батареи, которая, как следствие, понижает скорость зарядки конденсатора для накопления энергии. Так как в управляющей схеме согласно данному изобретению используются активные компоненты, управляющая схема способна реагировать без задержки на изменения выходного напряжения батареи. С помощью динамической регулировки пикового тока, потребляемого от батареи, в ответ на выходное напряжение кажущаяся емкость батареи (то есть период от времени, когда батарея полностью заряжена, до времени, когда дефибриллятор отключится из-за недостаточного напряжения батареи) увеличивается.

Другое воплощение изобретения включает микропроцессор, имеющий выход в управляющую схему. Выходной сигнал микропроцессора добавляется к опорному напряжению, тем самым устанавливается выходной сигнал сравнения, описанный выше, и степень, до которой схема зарядки корректирует величину тока, потребляемого от батареи во время зарядки конденсатора. Соответственно, микропроцессор обеспечивается параметром управления для функции управления скоростью зарядки в управляющей схеме.

Краткое описание чертежей

Указанные выше аспекты и многие важные преимущества настоящего изобретения станут более очевидными, когда они будут лучше поняты с помощью ссылок на следующее далее подробное описание, если его рассматривать с прилагаемым чертежом, где представлена общая блок-схема для схемы зарядки конденсатора по настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта исполнения

Чертеж иллюстрирует схему 100 зарядки конденсатора, сконструированную в соответствии с настоящим изобретением. Схема 100 зарядки конденсатора заряжает конденсатор 116 электрической энергией, полученной от батареи 102. Отрицательный вывод батареи 102 присоединен к заземлению 104 схемы, в то время как положительный вывод батареи 102 присоединен к одному из концов первичной обмотки 106 повышающего трансформатора 107. Другой конец первичной обмотки 106 присоединен к ключу 108. Когда ключ 108 замкнут, ток, потребляемый от батареи 102, протекает через первичную обмотку 106 и через токочувствительный трансформатор 110, включенный последовательно между ключом 108 и заземлением 104 схемы. Когда ключ 108 разомкнут, электрический ток через первичную обмотку 106 и через токочувствительный трансформатор 110 прерывается.

Работа ключа 108 управляется контроллером 122 зарядки посредством сигнала, приложенного к проводнику 124. Когда контроллер 122 зарядки подает команду ключу 108 замкнуться, электрический ток течет через первичную обмотку 106, тем самым накапливая энергию в первичной обмотке. Когда контроллер 122 зарядки дает команду ключу 108 разомкнуться, электрический ток через первичную обмотку 106 прерывается, вызывая переходный обратный ток, индуцируемый во вторичной обмотке 112 повышающего трансформатора 107. Переходный ток во вторичной обмотке 112 выпрямляется диодом 114 и подается на выводы высоковольтного конденсатора 116 для накопления энергии. Путем циклического замыкания и размыкания ключа 108 индуцированный ток на вторичной обмотке 112 заряжает высоковольтный конденсатор 116 для накопления энергии.

Форма модуляции ширины импульса может быть использована для управления циклом, в котором ключ 108 замыкается и размыкается. В зависимости от выбранной конфигурации может быть использована "чистая" модуляция ширины импульса или модуляция импульса по частоте. В реальном воплощении изобретения используется гибрид "чистой" модуляции ширины импульса и модуляции импульса по частоте.

Для контроля заряда на конденсаторе 116 контроллер 122 зарядки получает сигнал по линии 121 от цепи 123 понижения напряжения, которая соединена с конденсатором 116. Цепь 123 понижения напряжения подает сигнал пониженного напряжения по линии 121 в пропорции к напряжению заряда на конденсаторе 116, таким образом позволяя контроллеру 122 зарядки определить степень, до которой заряжен конденсатор 116. Альтернативно, сигнал обратной связи от цепи 123 понижения напряжения может быть направлен в микропроцессор 154 после того, как сигнал подвергнется аналого-цифровому преобразованию. Микропроцессор 154 может подать команду контроллеру 122 зарядки по проводнику 156 для управления работой контроллера зарядки. Управляющая схема дефибрилляционной терапии (не показана), соединенная с конденсатором 116, селективно разряжает конденсатор 116 с помощью пары линий 118 и 120 и осуществляет дефибрилляционную терапию пациента.

Специалисты в данной области заметят, что ключ 108 может быть выполнен с использованием ряда твердотельных приборов. Из-за большой величины электрического тока, который может протекать через ключ 108, является предпочтительным, чтобы для выполнения функций ключа 108 был конфигурирован транзистор. В этом случае термин "замкнутый" ключ обозначает состояние, при котором транзистор позволяет току проходить через него, тогда как "разомкнутый" ключ обозначает состояние, при котором транзистор не позволяет току проходить через него. Во многих применениях в качестве ключа 108 может быть использован полевой транзистор, где выводы стока и истока подключены между первичной обмоткой 106 и токочувствительным трансформатором 110 соответственно, в то время как вывод затвора присоединен к линии 124. В зависимости от того, какой сигнал поступает по линии 124, ключ 108 может делать возможным прохождение тока через первичную обмотку 106 или прерывание его. Контроллер 122 зарядки управляет величиной тока, проходящего через первичную обмотку 106, и таким образом управляет скоростью, с которой заряжается конденсатор 116, с помощью управления циклом замыкания и размыкания ключа 108.

В одном из аспектов контроллер 122 зарядки регулирует величину потребляемого тока от батареи 102 в качестве ответа на меру напряжения тока, протекающего через первичную обмотку 106. В иллюстрируемом воплощении мера напряжения уровня тока, действительно протекающего через первичную обмотку 106, создается в линии 130 токочувствительным трансформатором 110 в комбинации с токочувствительным резистором 117. Согласно данному изобретению, кажущийся сигнал тока создается в линии 126 с помощью объединения меры напряжения действительного тока на линии 130 и напряжения, создаваемого с помощью управляющей схемы 134 на линии 132. В частности, контроллер 122 зарядки получает сигнал напряжения по линии 126, который представляет собой сочетание сигналов, присутствующих в линиях 130 и 132, объединяемых с помощью суммирующей схемы 128. Контроллер 122 зарядки использует сигнал напряжения, полученный по линии 126, для определения циклов работы ключа 108.

Напряжение, представленное в линии 130, представляет собой меру напряжения тока, протекающего через первичную обмотку 106 и ключ 108. Как указано выше, воплощение, показанное на чертеже, использует токочувствительный трансформатор 110, имеющий первичную обмотку 111, подключенную последовательно между ключом 108 и заземлением 104 схемы. Во время зарядки конденсатора энергия, накапливаемая с помощью электрического тока, текущего через первичную обмотку 111, используется для наведения тока во вторичной обмотке 113. Ток во вторичной обмотке 113 выпрямляется диодом 115 и протекает сквозь токочувствительный резистор 117 к заземлению 104 схемы. Падение напряжения на токочувствительном резисторе 117 присутствует на линии 130. Напряжение на линии 130 изменяется с величиной тока, протекающего через токочувствительный резистор 117, который, в свою очередь, изменяется с электрическим током, протекающим в первичной обмотке 111. Так как первичная обмотка 111 подключена последовательно с ключом 108 и с первичной обмоткой 106, напряжение, присутствующее на линии 130, является конечной мерой электрического тока, протекающего в первичной обмотке 106.

Хотя описанное воплощение использует датчик тока, состоящий из токочувствительного трансформатора 110 в сочетании с токочувствительным резистором 117, для специалистов в данной области техники очевидным является, что существуют альтернативные устройства датчиков тока. Например, показанный токочувствительный трансформатор 110 может быть устранен, а токочувствительный резистор 117 может быть непосредственно подключен последовательно между ключом 108 и заземлением 104 схемы. В этом случае напряжение, присутствующее в линии 130, все еще было бы напряжением на токочувствительном резисторе 117. Как другая возможность, полевой транзистор может быть использован для выполнения функций датчика тока. Так как настоящее воплощение настоящего изобретения используется в дефибрилляторе, где могут протекать большие токи, предпочтительным является, чтобы был применен токочувствительный трансформатор 110, как показано, поскольку он может представлять собой гораздо меньшее эффективное сопротивление току, протекающему через ключ 108 на заземление 104 схемы. Соответственно, потери энергии, вызванные падением напряжения на датчике тока (в данном случае, токочувствительном трансформаторе) понижаются. Токочувствительный резистор, подключенный последовательно непосредственно между ключом 108 и заземлением 104 схемы, может быть использован для приложений с более низкими токами.

В случаях, когда сигнал напряжения на линии 132 равен нулю, входной сигнал напряжения на контроллере зарядки на линии 126 представляет собой просто сигнал напряжения на линии 130. Таким образом, без каких-либо входных сигналов от линии 132 контроллер 122 зарядки получает сигнал напряжения по линии 126, то есть меру тока, протекающего через резистор 117, и, таким образом, как описано выше, тока, протекающего через первичную обмотку 106.

Как очевидно специалистам в данной области, контроллер 122 зарядки может быть сконструирован и выполнен из дискретных элементов схемы. Однако может быть более выгодным осуществлять функции контроллера 122 зарядки с помощью хорошо известных коммерчески доступных контроллеров переключения тока, таких как схема переключения тока с обратной связью для сетей переменного тока, изготовляемая Motorola и продающаяся под торговой маркой МС34129. Достаточное число альтернативных контроллеров, таких как устройство Motorola, продающееся под торговой маркой МС3843, также является доступным и пригодным для использования.

Настоящее изобретение также включает в себя управляющую схему 134. Управляющая схема выполняет функцию сравнения, где напряжение батареи 102 сравнивается с опорным напряжением 150. Выходной сигнал управляющей схемы 134 представляет собой напряжение, подаваемое по линии 132, которое добавляется к мере напряжения тока в линии 130 для получения кажущегося сигнала тока в линии 126.

В центре управляющей схемы 134 находится суммирующая схема 136. Суммирующая схема 136 получает первый входной сигнал от источника 150 напряжения, подающего пороговое опорное напряжение по линии 151. Второй входной сигнал на суммирующую схему 136 представляет собой напряжение батареи 102, полученное по линии 152, присоединенной к положительному выводу батареи. Третий входной сигнал на суммирующую схему 136, получаемый по линии 144, является сигналом от микропроцессора 154 по линии 146, усиленным с помощью усилителя 148.

Первый входной сигнал и третий входной сигнал принимаются на выводах сложения суммирующей схемы 136, в то время как второй сигнал принимается на вычитающем выводе суммирующей схемы 136. Суммирующая схема 136, как следствие, подает на выходную линию 138 результирующий сигнал напряжения, который является суммой первого входного сигнала и третьего входного сигнала минус второй входной сигнал. Результирующий сигнал, присутствующий на линии 138, усиливается с помощью усилителя 140 и выпрямляется диодом 142. Выходной сигнал с диода 142 представляет собой напряжение, присутствующее в линии 132.

Как будет понятно специалистам в области электроники и схемотехники, для получения и объединения вместе различных сигналов можно применять без существенных экспериментов суммирующие схемы, хорошо известные из уровня техники. Например, подходящая суммирующая схема может включать в себя взвешенный сумматор, где линии, несущие сигналы напряжения, подлежащие сложению вместе, объединяются на общем узле инвертирующего входа операционного усилителя. К этому общему узлу также присоединяется резистор в цепи обратной связи, соединенной с выходом операционного усилителя. Неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с заземлением. Как понятно специалистам в области электроники, выходной сигнал взвешенного сумматора представляет собой комбинацию сигналов напряжения в различных входных линиях с каждым входным сигналом, взвешенным посредством соотношения резистора обратной связи с сопротивлением, представленным на каждом проводнике сигнала. Дифференциальные усилители также хорошо известны из уровня техники, они обеспечивают вычитание сигналов напряжения. Сигналы напряжения, которые должны вычитаться, соединяются с неинвертирующим входом операционного усилителя. Независимо от того, используются ли взвешенные сумматоры или дифференциальные усилители, они упоминаются здесь как суммирующие схемы.

В случаях, когда выходной сигнал от микропроцессора 154 в линии 146 равен нулю, суммирующая схема 136 подает на выход сигнал, соответствующий разности между опорным напряжением, получаемым с помощью источника 150 напряжения, и напряжением батареи 102. В результате, когда напряжение батареи 102 превосходит опорное напряжение источника 150 напряжения, сигнал напряжения на линии 138 является отрицательным. Даже если напряжение в линии 138 может быть усилено с помощью усилителя 140, из-за действия выпрямляющего диода 142 любое отрицательное напряжение в линии 138 проявляется как нулевое напряжение на линии 132. Таким образом, пока напряжение батареи выше, чем опорное напряжение, выход суммирующей схемы 128 остается действительной мерой напряжения на токочувствительном резисторе 117, а следовательно, и пикового тока на первичной обмотке 106.

Когда напряжение батареи 102 падает ниже опорного напряжения, заданного с помощью источника 150 напряжения, выходное напряжение от суммирующей схемы 136 в линии 138 положительно и усиливается усилителем 140. Результирующий сигнал протекает через диод 142 на суммирующую схему 128 по линии 132 и добавляется к уровню напряжения, детектируемому на токочувствительном резисторе 117. Выходное напряжение на линии 126 от суммирующей схемы 128 в результате выше, чем действительное напряжение на токочувствительном резисторе 117.

Таким образом, благодаря добавляемому напряжению от линии 132 контроллер 122 зарядки "обманывается", полагая, что напряжение на токочувствительном резисторе 117, отражая ток, текущий через первичную обмотку 106, больше чем на самом деле. Другими словами, контроллер 122 зарядки получает кажущийся сигнал тока в линии 126, который больше настоящего уровня тока, протекающего через первичную обмотку 106. Поэтому контроллер 122 зарядки изменяет способ, которым он управляет ключом 108, для понижения количества тока, потребляемого из батареи 102. Когда напряжение батареи 102 продолжает падать далее, ниже опорного напряжения, сигнал в линии 132 и, таким образом, в линии 126 возрастает, тем самым заставляя контроллер 122 зарядки понижать величину тока, потребляемого из батареи 102. Усиление, производимое с помощью усилителя 140, может быть конструктивно предусмотрено в сочетании с выбором опорного напряжения, создаваемого источником 150 напряжения, для осуществления функции контроля скорости зарядки, которая максимизирует количество энергии, потребляемой от батареи, присоединенной к дефибриллятору. Более того, предполагается, что множество состояний управляющей схемы, разработанной согласно настоящему изобретению, может быть использовано для обеспечения специфического по отношению к батарее, нелинейного функционирования при управлении скоростью зарядки.

В настоящем воплощении количество тока, потребляемого от батареи 102, понижается в ответ на понижение напряжения батареи. Как следствие, предотвращается ситуация, когда дефибриллятор отключается из-за того, что ток, требуемый от частично истощенной батареи, больше, чем батарея может обеспечить при необходимом уровне напряжения. Процесс понижения потребления тока от батареи продолжается до тех пор, пока внутреннее сопротивление батареи не становится слишком высоким и батарея не становится полностью разряженной. С помощью используемых активных компонентов (таких, как усилитель 140, диод 142 и компоненты, используемые в суммирующих схемах 128 и 136) управляющая схема согласно настоящему изобретению дает возможность реагировать на уменьшение напряжения в батарее намного быстрее, чем общепринятые цифровые контроллеры, использующие программируемые микропроцессоры.

В альтернативных воплощениях изобретения выпрямляющий диод 142 может быть включен в обратном направлении или быть исключен полностью. Если диод 142 будет включен в обратном направлении, функции управляющей схемы будут противоположными тем, что описаны выше. В частности, когда напряжение на батарее 102 превышает опорное напряжение, на линии 132 будет присутствовать отрицательное напряжение, которое будет понижать кажущийся сигнал тока, создаваемый с помощью суммирующей схемы 128, в результате чего контроллер 122 зарядки будет повышать потребление тока через первичную обмотку 106. Когда напряжение на батарее 102 падает ниже опорного напряжения, напряжение, присутствующее на линии 132, будет равно нулю из-за выпрямляющего действия диода 142, где направление включения изменено на обратное. Похожий результат может быть получен, если диод подключен от линии 132 к заземлению 104 схемы в конфигурации ограничителя напряжения.

Если диод 142 будет исключен полностью, управляющая схема согласно настоящему изобретению будет вызывать кажущийся сигнал тока в линии 126, более высокий или низкий, чем действительный сигнал тока в линии 130, в зависимости от того, является ли напряжение батареи более высоким или более низким, чем опорное напряжение. Для специалистов в данной области будет понятно, что замена суммирующих входов суммирующих схем 136 и 128 на вычитающие входы и, наоборот, когда вычитающие входы становятся суммирующими входами, может по желанию изменять работу изобретения.

В следующем воплощении изобретения третий сигнал в линии 144 на входе суммирующей схемы 136 позволяет микропроцессору 154 иметь доступ к функциям управления зарядкой согласно настоящему изобретению. В зависимости от его программы микропроцессор 154 может селективно создавать выходной сигнал в линии 146. Выходной сигнал может подвергаться модуляции по ширине импульса или цифроаналоговому преобразованию (не показано) по желанию. Выходной сигнал, который усиливается усилителем 148, добавляется к результирующему сигналу в линии 138 с помощью суммирующей схемы 136. Соответственно, в случаях, когда напряжение в линии 138 будет, наоборот, отрицательным (то есть, когда напряжение батареи больше опорного напряжения), если напряжение на линии 144 достаточно велико, результирующий сигнал в линии 138 может быть положительным, таким образом создавая сигнал напряжения в линии 132, который оказывает влияние на кажущийся сигнал тока в линии 126, как описывалось выше. В зависимости от величины усиления, предусмотренной для усилителя 148, существует диапазон уровней напряжения батареи, на которых, хотя напряжение батареи и выше опорного напряжения, если на линии 146 присутствует выходное напряжение, в линии 132 создается ненулевой сигнал и добавляется к кажущемуся сигналу тока в линии 126, заставляя таким образом контроллер 122 зарядки корректировать количество тока, потребляемого от батареи 102. Предоставление возможности микропроцессору 154 иметь доступ к функциям управления скоростью зарядки имеет особенное практическое значение в ситуациях, когда дефибриллятор настраивается для применения дефибрилляционной терапии при настройках с низкими энергетическими параметрами. Микропроцессор 154 может предотвращать значительную перезарядку высоковольтного конденсатора 116 с помощью уменьшения скорости зарядки конденсатора и тем самым уменьшать задержки, необходимые для того, чтобы сбрасывать напряжение на конденсаторе 116 для корректировки напряжения дефибрилляции.

Хотя иллюстрируется и описывается преимущественное воплощение изобретения, будет понятным, что различные изменения могут быть сделаны без отклонения от духа и рамок изобретения. Например, контроллер 122 зарядки может быть сконфигурирован так, чтобы интегрально включать управляющую схему 134, чтобы функция управления скоростью зарядки выполнялась скорее единым устройством, чем дискретными компонентами, показанными на фиг.1. Должно быть понятным, что рамки изобретения должны быть определены следующими далее пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Формула изобретения

1. Схема для управления скоростью зарядки, с которой конденсатор (116) для накопления энергии заряжается от батареи (102), содержащая (a) повышающий трансформатор (107), имеющий первичную обмотку (106), присоединенную к батарее (102), и вторичную обмотку (112), присоединенную к конденсатору (116) для накопления энергии; (b) ключ (108), присоединенный к первичной обмотке (106) и избирательно перемещаемый между разомкнутым и замкнутым положением, для избирательного потребления тока от батареи (102) через первичную обмотку (106) повышающего трансформатора (107); (c) датчик тока (110, 117), создающий сигнал (130), представляющий собой уровень тока, протекающего через первичную обмотку (106), когда ключ (108) замкнут; (d) контроллер (122) зарядки, предназначенный для приема сигнала (121), представляющего собой напряжение конденсатора (116) для накопления энергии, и сигнала (130), представляющего собой уровень тока через первичную обмотку (106), и выполненный с возможностью в ответ на это избирательного замыкания и размыкания ключа (108) до тех пор, пока не будет достигнуто заданное напряжение на конденсаторе (116) для накопления энергии; и (е) схему (134) сравнения, выполненную с возможностью сравнения напряжения (152) батареи (102) с опорным напряжением (151), причем схема сравнения создает выходной сигнал (132), который связан с контроллером (122) зарядки, для регулирования контроллером (122) зарядки скорости, с которой происходит зарядка конденсатора (116) для накопления энергии.

2. Схема по п.1, в которой сигнал (130), представляющий собой уровень тока, является мерой напряжения тока (130), схема (134) сравнения содержит первую суммирующую схему (136), имеющую суммирующий вход и вычитающий вход, причем суммирующий вход предназначен для приема опорного напряжения (151), а вычитающий вход предназначен для приема напряжения (152) батареи, при этом первая суммирующая схема выполнена с возможностью подачи напряжения (138) разности, и диод (142), имеющий анодный вывод и катодный вывод, причем анодный вывод предназначен для приема напряжения (138) разности и подачи катодного напряжения (132) на катод, при этом схема дополнительно содержит вторую суммирующую схему (128), имеющую первый суммирующий вход и второй суммирующий вход, при этом первый суммирующий вход предназначен для приема катодного напряжения (132), а второй суммирующий вход предназначен для приема меры напряжения тока (130), причем вторая суммирующая схема выполнена с возможностью подачи кажущейся меры тока (126) к контроллеру (122) зарядки для управления током от батареи (102).

3. Схема по п.2, которая дополнительно включает в себя усилитель (140), подключенный между первой суммирующей схемой (136) и диодом (142), причем усилитель имеет вход и выход, при этом вход усилителя присоединен для приема напряжения (138) разности и выполнен с возможностью подачи усиленного напряжения разности к анодному выводу диода (142).

4. Схема по п.2, в которой суммирующий вход первой суммирующей схемы (136) представляет собой первый суммирующий вход, причем первая суммирующая схема также включает в себя второй суммирующий вход, предназначенный для приема управляющего напряжения (144), при этом первая суммирующая схема (136) выполнена с возможностью подачи напряжения (138) разности, представляющего собой напряжение (152) батареи, вычтенное из суммы опорного напряжения (151) и управляющего напряжения (144).

5. Схема по п.4, которая дополнительно содержит микропроцессор (154), предназначенный для приема напряжения (152) батареи и выполненный с возможностью подачи управляющего напряжения (144) ко второму суммирующему входу первой суммирующей схемы.

6. Схема по п.5, в которой микропроцессор (154) выполнен с возможностью подачи неусиленного управляющего напряжения (146) и которая дополнительно содержит усилитель (148), имеющий вход и выход, причем вход предназначен для приема неусиленного управляющего напряжения (146) от микропроцессора (154), и выполненный с возможностью усиления неусиленного управляющего напряжения (146) и подачи его в качестве управляющего напряжения (144) ко второму суммирующему входу второй суммирующей схемы.

7. Способ управления скоростью зарядки конденсатора (116) в схеме (100) зарядки конденсатора, включающей в себя контроллер (122) зарядки, реагирующий на кажущуюся меру тока (126) для управления током, протекающим от батареи (102) через трансформатор (107), подключенный к конденсатору, причем способ включает в себя шаги (a) получения напряжения (132) разности посредством вычитания напряжения (152) батареи из опорного напряжения (151); (b) получения сигнала (130) напряжения, представляющего собой ток, протекающий через трансформатор (107); (c) получения кажущейся меры тока (126) посредством суммирования напряжения (132) разности и сигнала (130) напряжения, представляющего ток; (d) подачи кажущейся меры тока (126) к контроллеру (122) зарядки для управления током, текущим через трансформатор (107).

8. Способ по п.7, в котором шаг получения напряжения разности включает в себя суммирование управляющего напряжения (144), полученного от микропроцессора (154), и опорного напряжения (151) и вычитание напряжения (152) батареи.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к силовой электротехнике и может быть использовано для создания многоканальных устройств бесперебойного электропитания комплексов технических средств, стабилизированными гальванически развязанными напряжениями

Изобретение относится к области электротехники, точнее к агрегатам резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, особенно работающей от нестабильных источников электроэнергии, мощность которых может меняться в широких пределах (ветро-, гидро-, фото- и т.п

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов

Изобретение относится к области энергетики и может найти применение в качестве блоков питания мониторов и других технических средств

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения (СЭС) автономных объектов с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей (СБ), а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей (АБ)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов

Изобретение относится к области космической электротехники и может быть использовано при проведении ресурсных испытаний оборудования ИСЗ, в частности аккумуляторных батарей (АБ)

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к области электроснабжения потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, работающей на нестабильных возобновляемых источниках энергии (ветро, гидро, фото и т

Изобретение относится к сверхпроводящим магнитным катушкам, может быть использовано в качестве индуктивного накопителя энергии

Изобретение относится к паротурбинной электростанции с приводящей в действие генератор паровой турбиной и подключенным к паровой турбине трубопроводом пара промежуточного отбора

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и позволяет привести режимы электропотребления в соответствие со структурами генерирующих мощностей энергоисточников

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, позволяет повысить технико-экономические показатели преобразования энергии и обеспечить гарантированное энергоснабжение потребителей

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для накопления электрической энергии большой энергоемкости в автономных системах электропитания

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для генерации стимулирующих сигналов

Изобретение относится к устройствам зарядки конденсатора

Наверх