新型医用呼吸气体监护仪的研制

1万 · 2019-6-20 17:32

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LED的电流大小由RSET调节，FB管脚的反馈电压固定成200mV。实际使用中，
LED的平均电流可以由CTRL管脚的输入信号控制。还可以在CTRL管脚加入一个
PWM脉宽调制信号，PWM的占空比(DUTY CYCLE)决定了反馈信号的基准电压。

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整个系统可以由铿电池单独供电，也可以由AC-DC开关电源单独供电，也可以是
两者同时存在。如果有交流电和电池同时存在时，电池只充电不放电，如果电池电量未
满，就给电池充电。
整机的电源方案设计如图24所示。
AC-DC开关电源输出的电压和铿电池的电压通过通过二极管进行选择，也就是一
直用电压比较高的一个电源供电。在本系统中，因为AC-DC开关电源的输出电压是1_SV}
高于铿电池的电压(10-12.6V，因此，只要接通交流电，就能确保使用交流电供电的。

1万 · 2019-6-20 17:35

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图2_5的开关机电路中，C17处连一个按键，在关机状态下，按下按键时，R4右边
的电压被拉低，MOS管Q1导通，VIN_SWITCH得电。在V IN_S W ITCH通电之后，
给各个MCU通电，包括上述的开关控制MCU o MCU通电之后程序运行起来，输出高
电平给R6的左端，将三极管Q2导通，将集电极保持为低电平，也就保持了MOS管的
导通状态。
关机的机制如下:MCU随时检测R2下端的电平一未按下按键时为高电平，按键
按下时为低电平。当MCU检测到按键按下持续约两秒钟的时间后即可判定用户是要关
机，此时可做一个倒计时的提示，倒计时结束后拉低R6左端的电压，三极管Q2截止，
导致MOS管关断，系统即失电。
在_5 V电压输出处理上，考虑到心电模块可外置、可插拔，因此将供心电板的_5 V
电压与其它部分的_5 V分开设计。采用INTERSIL公司的ISL85033是一个比较好的选
择，其优点如下:
有两路电压输出;有非常宽的输入范围(4._SV-28V;转换效率90%以上;开关频
率可调，高的开关频率有利于较小电路板面积、瞬时响应更快，缺点是效率降低、发热
量增加。
打印机的电源电路位于打印机模块上面，采用TI的TPS54331降压。使用这个降
压DC-DC的典型应用电路如图26所示。

1万 · 2019-6-20 17:36

1万 · 2019-6-20 21:51

气体传感器问题。

1万 · 2019-6-20 21:51

气体传感器问题。

1万 · 2019-6-20 21:52

气体控制都很容易做，传感器这个，必须要靠谱。

1万 · 2019-6-21 09:31

天灵灵地灵灵发表于 2019-6-20 21:52
气体控制都很容易做，传感器这个，必须要靠谱。

这个是不是要靠谱都得冗余系统了？

1万 · 2019-6-21 09:33

TPS54331的特点有:
输入范围:3._5-28V;
可调输出电压低至0.8V;
内部集成MOSFET，支持持续3A的电流输出;
固定开关频率:_570KHz;
瞬时过载保护;
详细的设计过程如下:
首先按以下公式设置输出电压，
VOUT = VREF*( R_5/R6 +1)(式4-4 )
R_5取值lOK左右，R_5=IOK, R6=1K时，V OUT=7.2 V;
输入电容的选择:电压输入端需要去祸电容，典型值为lOuF，如果转换电路与输
入电压之间的走线路径太长的话还需要增加大容量电容。除此之外，还需要增加一个
O.OIuF小电容滤除高频噪声。

1万 · 2019-6-21 09:33

电感的选择:因为TPS54331是一个外部补偿器件，因此可以支持比较大范围的器
件选择。对于这个电感来说，设计时不能超过其均方根电流值和饱和电流值。取决于需
求的纹波电流，实际的电感量可大一些或者小一些，只要能满足其它方面的要求。一般
来说，适用于TPS54331的电感量范围是6.8到47uH o
输出电容的选择:选择输出电容要考虑的因素有:输出电压(决定了电容的耐压值)、
纹波电流以及等效串联阻抗( ESR)。
ESR的重要性在于，它和电感的电流一起决定了输出电压的纹波。
降低EMI设计:EMI问题在实际的产品设计中越来越受到关注，TPS54331这个器
件本身做了一些EMI方面的考虑，比如MOS管驱动驱动管脚PH，有减小电压振铃的
措施;器件的内部集成电路与外部做了隔离，提高了抗干扰能力;器件的邦定封装设计
减少了各种寄生效应。

1万 · 2019-6-21 09:50

下面论述血压模块和血氧模块的供电电源设计。
这两个模块都是++12V供电。由于AC-DC开关电源的输出是1_5V，而电池的电压
处于10-12.6V之间，亦即输入电压可能高于要求输出的电压，也可能输入低于要求输
出的电压。所以统一将输入电压升高到16V左右再降压到12V o
升压部分采用TI的TPS_5_5340。这个升压DC-DC芯片的特点如下:

1万 · 2019-6-21 09:51

内部集成_SA-40V MOSFET开关;
输入电压范围:2.9V-32V ;
可配置成如下几种标准的DC/DC拓补结构:升压变换(BOOST，单端一次侧
电感式变换(SEPIC)和isolated FLYBACK(隔离反激式变换);
保护机制方面:具有用户可调软启动功能能够限制启动瞬间的涌流，以及过流保护、
超温保护。
转换效率方面，以输入1_5V，输出24V为例，效率为9_5 070，见图270