呼吸機轉(zhuǎn)換開關(guān)的設(shè)計與應用

摘要：從使用呼吸機病人角度出發(fā)，呼吸機在市電停電的情況下，呼吸機在一瞬間應該立即恢復供電，不然，對病人就有生命危險。呼吸機電源轉(zhuǎn)換開關(guān)就是為解決這一問題而設(shè)計，此轉(zhuǎn)換開關(guān)通過比較、延時自鎖、延時驅(qū)動，控制呼吸機進行電源切換，提供給呼吸機正常的直流電源，保證呼吸機不間斷地供電。
關(guān)鍵詞：呼吸機；病人；電源切換；延時自鎖

醫(yī)用呼吸機通常使用24 V直流穩(wěn)壓電源，當交流電網(wǎng)掉電時，醫(yī)用呼吸機無直流電源供給，從而造成呼吸機無法正常工作；而一般短延時的UPS電源在電網(wǎng)掉電時，最長提供給負載的電源，也只能保持30分鐘左右，這對正在使用呼吸機的病人來說是遠遠不夠的。而且一般的UPS電源價格較貴，病患家庭難以承受如此高昂的費用。為了解決這一問題，有必要設(shè)計一種應用于呼吸機的廉價、不間斷電源。通過設(shè)計一種轉(zhuǎn)換開關(guān)，當電網(wǎng)長時間掉電的情況下，自動轉(zhuǎn)換為蓄電池供電，把蓄電池中的直流能量轉(zhuǎn)換成一種能長時間不間斷提供的直流穩(wěn)壓電源來供給呼吸機正常工作，從而達到以低廉的成本就能維持病人生命的目的。

1 總體設(shè)計
平時呼吸機由市電驅(qū)動工作，在交流電網(wǎng)斷電時，比較器電路自動檢測到斷電直流壓降，輸出一個低電平信號，在設(shè)定的時間內(nèi)，經(jīng)過一級延時、自鎖器、二級延時電路送給驅(qū)動器，驅(qū)動器執(zhí)行開關(guān)轉(zhuǎn)換動作，將呼吸機轉(zhuǎn)為由電池組1供電；當電池組1長時間工作，電壓降至預定值時，比較器電路檢測到預定值壓降，輸出一個低電平信號，在設(shè)定的時間內(nèi)，經(jīng)過一級延時、自鎖器、二級延時電路送給驅(qū)動器，驅(qū)動器執(zhí)行開關(guān)轉(zhuǎn)換動作，將呼吸機工作于電池1轉(zhuǎn)為由電池組2供電；這樣可以保證呼吸機在交流電網(wǎng)斷電后有較長的工作時間。

這一工作方案總體設(shè)計由圖1系統(tǒng)框圖所示。它由比較器、一級延時、自鎖器、二級延時、驅(qū)動器、呼吸機、市電以及電池組1和電池組2所組成。

2 元器件特性
2．1 LM339比較器
LM339由4組獨立的精密電壓比較器組成，具有低失調(diào)電壓的特點。它特地為在較大的電壓范圍內(nèi)單電源工作而設(shè)計，最大可在36 V直流下工作，但也可在雙電源電壓下工作，最大+18 V直流電源下工作。每一片LM339芯片內(nèi)由4個比較器組成，每個比較器由一對同相輸入端Q1和反相輸入端Q4和一個輸出端Q8組成；由圖中可見，LM339輸出是發(fā)射極接地NPN晶體管的集電極開路形式。集電極互連提供輸出“或”功能。輸出上拉電阻可連接任何電源電壓，輸出管吸入電流受有效驅(qū)動量和β的影響。達到最大限制電流(大約16 mA)，輸出管要退出飽和，輸出電壓很快上升。