呼吸機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

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

醫(yī)用呼吸機(jī)通常使用24 V直流穩(wěn)壓電源，當(dāng)交流電網(wǎng)掉電時(shí)，醫(yī)用呼吸機(jī)無直流電源供給，從而造成呼吸機(jī)無法正常工作；而一般短延時(shí)的UPS電源在電網(wǎng)掉電時(shí)，最長提供給負(fù)載的電源，也只能保持30分鐘左右，這對正在使用呼吸機(jī)的病人來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。而且一般的UPS電源價(jià)格較貴，病患家庭難以承受如此高昂的費(fèi)用。為了解決這一問題，有必要設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于呼吸機(jī)的廉價(jià)、不間斷電源。通過設(shè)計(jì)一種轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)電網(wǎng)長時(shí)間掉電的情況下，自動(dòng)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(shí)間不間斷提供的直流穩(wěn)壓電源來供給呼吸機(jī)正常工作，從而達(dá)到以低廉的成本就能維持病人生命的目的。

1 總體設(shè)計(jì)
平時(shí)呼吸機(jī)由市電驅(qū)動(dòng)工作，在交流電網(wǎng)斷電時(shí)，比較器電路自動(dòng)檢測到斷電直流壓降，輸出一個(gè)低電平信號，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過一級延時(shí)、自鎖器、二級延時(shí)電路送給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行開關(guān)轉(zhuǎn)換動(dòng)作，將呼吸機(jī)轉(zhuǎn)為由電池組1供電；當(dāng)電池組1長時(shí)間工作，電壓降至預(yù)定值時(shí)，比較器電路檢測到預(yù)定值壓降，輸出一個(gè)低電平信號，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過一級延時(shí)、自鎖器、二級延時(shí)電路送給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行開關(guān)轉(zhuǎn)換動(dòng)作，將呼吸機(jī)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(jī)在交流電網(wǎng)斷電后有較長的工作時(shí)間。

這一工作方案總體設(shè)計(jì)由圖1系統(tǒng)框圖所示。它由比較器、一級延時(shí)、自鎖器、二級延時(shí)、驅(qū)動(dòng)器、呼吸機(jī)、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(dú)立的精密電壓比較器組成，具有低失調(diào)電壓的特點(diǎn)。它特地為在較大的電壓范圍內(nèi)單電源工作而設(shè)計(jì)，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(gè)比較器組成，每個(gè)比較器由一對同相輸入端Q1和反相輸入端Q4和一個(gè)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(dòng)量和β的影響。達(dá)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。