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STM32设计的一款AED 体外除颤器的详细资料

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楼主: goodluck09876
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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:27 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:29 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:35 | 只看该作者
    如图3.5所示[[34)}控制开关管Q的导通和关闭,当Q处于导通状态时,电
源电压VCC加在电感储能式变压器T初级线圈上,次级线圈感应电压为下正上负,
次级线圈的整流二极管D处于截止状态,电源能量无法到达充电电容C,而是以磁
能的形式储存在初级线圈中。当Q处于截止状态时,电感储能式变压器T初级线圈
的磁通量减少电压极性反向,次级线圈电压极性也反向,感应电压为上正下负,整流
二极管D导通,储存在次级线圈中的能量因电磁感应的作用释放出来,对电容C进
行充电。在整个充电的工程中,变压器T起着储能、变压、能量传递的作用。由于变
压器的负载部分不接电阻,能量将会累积到电容C上,这样电容C两端的电压将不
断升高,起到升压的作用。如图3.6所示,电容充电过程波形。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:35 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:39 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:39 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:39 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:39 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:42 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:45 | 只看该作者
    许多大量的临床试验和研究表明,除颤效率的高低与除颤放电的波形有着紧密的
关系,双相波除颤于1984年被提出来,因为有着除颤波形尖峰电流较小,对人体心
肌损伤较小的优点,因此,系统也采用这种除颤波形,并且双相波除颤在临床上已经
表现出高效性和高可靠性,得到了人们的普遍认可[36]。相比较于单相波除颤,双相波
对除颇所需的能量也大大减小了。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:45 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:48 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:49 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:49 | 只看该作者
  除颤电路中4个电桥电路均相同,如图3.10所示,电桥主要有变压器和IGBT
( Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极性晶体管)组成。电路中变压器的作
用是隔离、驱动,由于低压部分所有信号都是以电源地作为参考,而高压部分是以储
能电容的负极(也称高压地)作为参考,除颤电流最终流回电容的负极,防止大电流
冲击到低压部分器件,因此需要隔离开,三极管和变压器的组合来驱动IGBT,要使
IGBT迅速关断,则需提供较大的瞬态电流,另外变压器次级感应的负电压,可以确
保其完全可靠的关断。电路中IGBT的作用是开关,打开时电容放电回路电流流过,
关断时则阻止电流通过。
    当AED系统需要对外除颤时,则打开电桥,微控制器输出PWM,三极管Ql和
变压器T驱动IGBT管Q2打开,此时,除颤电流流过IGBT,经过人体,最终流回
电容,这样的过程即电除颤。变压器的匝数比为1:1,采取专业定制。电路中稳压管
Z和电阻R3主要是对栅极的保护,电阻R4和电容C2组合的缓冲电路主要是对集电
极和发射极的浪涌电压起保护作用。对IGBT的选型也很重要,其要求集电极、发射
极承受的最大电压Vc}s大于2000V,集电极最大电流40A。本系统选用IXYS公司的
IXBH32N300型号的IGBT管,它的VcEs可达3000V,在温度25 0C时,集电极电流
Ic达80A,开启电压2.5 ^-SV,满足电路的设计需求。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:50 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:50 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:51 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:51 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:52 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-22 10:56 | 只看该作者
    根据心电信号的特征和AED系统自身的特点,采集电路需要考虑的设计要求,
有以下几点:
    (1)供电电源:系统采用电池供电,因此首先要求采集电路需功耗低,其次系
统对采集电路提供++3.3V供电,因此也就要求采集电路中所有使用到的运算放大器需
单电源供电。
    (2)放大倍数:鉴于心电信号的幅值较低,需要对其进行放大采集,放大倍数
应该合理,适应ADC的采集范围,故放大倍数也是一设计指标。
      (3)频率带宽:对于患者的监测而言,要求一3dB频率带宽从1Hz至30Hz,诊
断层次则要求带宽更宽,本系统属于监测范畴。
    (4)共模抑制比:共模电压主要有两部分组成:工频干扰和直流电极偏置电势。
改变皮肤与电极的接触、肌肉的收缩或肌动电流的脉冲尖峰、呼吸运动、电磁干扰等
祸合至输入端的噪声,都需要抑制消除,一般要求共模抑制比CMRR>80dB o
    心电的导联主要通过电极片及其导线来完成,临床诊断一般常采用常规12导联,
即标准导联(I, II, III ),加压肢体导联(aVR, aVL, aVF ),胸前导联(V1^-V6)o
然而对于AED系统,只需要通过胸前两个导联获取心电信号。AED系统所使用的电
极片是专用的除颤电极片,与一般获取心电信号采用的电极片有所不同的是,这种电
极片还需要输送给人体除颤能量。

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