一种电池过温保护电路及医疗设备的制作方法

1.本实用新型涉及电池过温保护技术领域，特别涉及一种电池过温保护电路及医疗设备。


背景技术：

2.随着国家对医疗设备的重视，医疗设备的安全问题成为了行业内的重中之重。目前移动式医疗设备例如移动dr类的设备等均采用特殊的医疗电池提供运动和射线的供电，考虑到医疗设备的特殊性和安全性，电池在充放电时候的温度过高，很可能对医护工作者和病人带来极大的危险，并且对医疗设备专用电池的检测精度也提出了更高的要求，因此对电池温度的检测和过温保护就显得尤为重要。目前市面上采用的多以数字式温度传感器和mcu的解决方案，这样也直接导致了成本较高，同时也会带来不可避免的信号干扰。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的是提出一种电池过温保护电路，采用纯硬件结构，实施成本低且避免信号干扰。
4.本实用新型的另一目的是提出一种具有上述电池过温保护电路的医疗设备，确保精确度的同时提高了稳定性。
5.技术方案：本实用新型所述的电池过温保护电路，包括输入滤波电路、电压转换电路、温度检测电路和自锁及负载接口电路，所述输入滤波电路的输入端与电池电性连接，所述电压转换电路的输入端与所述输入滤波电路的输出端电性连接，所述电压转换电路的输出端分别与所述温度检测电路和自锁及负载接口电路电性连接，所述温度检测电路包括第一温度传感器及第二温度传感器，所述第一温度传感器用于检测环境温度，所述第二温度传感器用于检测电池温度，所述温度检测电路的输出端连接自锁及负载接口电路的控制端，所述自锁及负载接口电路的输出端连接负载。
6.进一步的，所述输入滤波电路包括保险丝、整流二极管、若干滤波电容及贴片电感，所述保险丝及所述整流二极管与电池串联，所述滤波电容与电池并联，所述贴片电感的两端与两个所述滤波电容的正极连接。
7.进一步的，所述电压转换电路包括dc-dc隔离电源模块，所述dc-dc隔离电源模块的第一输出端及第二输出端分别连接有由滤波电容及贴片电感组成的滤波电路。
8.进一步的，所述温度检测电路还包括减法器、放大器及比较器，所述减法器的输入端分别与所述第一温度传感器及所述第二温度传感器电性连接，所述减法器的输出端与所述放大器的输入端电性连接，所述放大器的输出端与所述比较器的第一输入端电性连接，所述比较器的第二输入端通过基准电压分压电路与所述电压转换电路的输出端电性连接，所述比较器的输出端与所述自锁及负载接口电路的控制端电性连接。
9.进一步的，所述基准电压分压电路包括贴片电阻r13至r15、三端稳压源u1、可调电阻vr1及贴片独石电容c5，贴片电阻r13的一端与电压转换电路的输出端电性连接，另一端
与贴片电阻r14连接，贴片电阻r14的另一端连接可调电阻vr1的一端，可调电阻vr1的另一端通过贴片电阻r15接地，三端稳压源u1的第一端连接贴片电阻r13与贴片电阻r14的公共端，三端稳压源u1的第二端连接可调电阻vr1的调节端，三端稳压源u1的第三端接地，贴片独石电容c5的一端连接贴片电阻r13与贴片电阻r14的公共端，另一端接地。
10.进一步的，所述自锁及负载接口电路包括三极管、第一继电器及第二继电器，所述三极管的基极连接所述温度检测电路的输出端，所述三极管的集电极连接所述电压转换电路的输出端，所述三极管的发射极连接所述第一继电器的控制线圈，所述第一继电器的控制线圈的两端并联有开关二极管，第一继电器的一个输入端子与第二继电器的控制线圈电性连接，所述第一继电器的一个输出端子连接所述电压转换电路的输出端，所述第二继电器的线圈的输出端子连接电池的开关及负载。
11.本实用新型所述的医疗设备，包括电池及负载，其特征在于，所述电池通过上述电池过温保护电路连接负载。
12.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：结构简单，实施成本低，纯硬件结构避免信号干扰，温度检测电路的基准电压可调，保护精确度更高，可靠性更高。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例的电池过温保护电路的系统框图；
14.图2为本实用新型实施例的输入滤波电路的原理图；
15.图3为本实用新型实施例的电压转换电路的原理图；
16.图4为本实用新型实施例的温度检测电路的原理图；
17.图5为本实用新型实施例的基准电压分压电路的原理图；
18.图6为本实用新型实施例的自锁及负载接口电路的原理图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
20.参照图1，根据本实用新型实施例的电池过温保护电路，包括输入滤波电路、电压转换电路、温度检测电路和自锁及负载接口电路。其中输入滤波电路的输入端与电池电性连接，电压转换电路的输入端与输入滤波电路的输出端电性连接，电源转换电路的输出端分别与温度检测电路和自锁及负载接口电路电性连接。温度检测电路包括第一温度传感器及第二温度传感器，分别用于检测环境温度和电池温度，温度检测电路的输出端连接自锁及负载接口电路的控制端，自锁及负载接口电路输出端连接负载。
21.根据上述技术方案的电池过温保护电路，温度检测电路通过第一温度传感器和第二温度传感器检测环境温度和电池温度，当电池温度高于环境温度一定值时，控制自锁及负载接口电路断开电池的开关，实现过温保护功能。整个电路全部由硬件构成，易于实施，实施成本低且可以避免外部信号的干扰，适用于外部信号干扰较大的医疗设备的电池过温保护。其中第一温度传感器及第二温度传感器可以选用热电偶或热电阻。
22.参照图2，在本实施例中，输入滤波电路包括保险丝ptc1、二极管d1、滤波电容c101至c104和电感l1。保险丝ptc1是型号为frx075-60f的贴片自恢复保险丝，二极管d1是型号为ll4007的整流二极管，滤波电容c101、c103为100v耐压330uf的电解电容，c102、c104为
100v耐压4.7uf的电解电容，电感l1是型号为slm25202r2mit的贴片电感。输入滤波电路的输入端串入保险丝ptc1、二极管d1和电感l1，输入滤波电路的输入端并联滤波电容c101至c104。
23.参照图3，电压转换电路主要包括dc-dc隔离电源模块w1及两个滤波电路。dc-dc隔离电源模块w1为urd_480512s-3wr3的金升阳隔离电源模块，可以将48v的输入电压转换成12v和5v输出。滤波电容ec1和ec2为25v耐压100uf的e型钽电容，电容c1和c2为104的贴片独石电容，电阻r1、r2为精度1%的2kω阻值的贴片电阻，二极管灯珠led1和led2是绿色的贴片发光二极管。其中在dc-dc隔离电源模块w1的10引脚与9引脚之间串入电阻r1和二极管灯珠led1，在dc-dc隔离电源模块w1的10引脚与9引脚之间并入滤波电容ec1和电容c1，在dc-dc隔离电源模块w1的6引脚与7引脚之间串入电阻r2和二极管灯珠led2，在dc-dc隔离电源模块w1的6引脚与7引脚之间并入滤波电容ec2和电容c2。电压转换电路还可以由其他稳压芯片或者电压转换模块构成。
24.在本实施例中，第一温度传感器和第二温度传感器选用pt100热电阻，分别通过一个精度1%的100ω阻值的贴片电阻及一个104的贴片独石电容连接减法器的两个输入端，第一温度传感器和第二温度传感器均由dc-dc隔离电源模块输出的5v供电。参照图4，放大器和比较器的运放u2和u3为opa1656轨至轨运放，电阻r5、r6、r7、r8、r11及r12均为精度1%的10kω阻值的贴片电阻，r9为精度1%的1kω阻值的贴片电阻，r10为精度1%的59kω阻值的贴片电阻，滤波电容c6和c7为104的贴片独石电容。运放u2的1引脚与5引脚相连，电阻r9一端接运放u2的6引脚，另一端接地。电阻r10一端接运放u2的6引脚，另一端接运放u2的7引脚，u2的7引脚串联电阻r11，接到运放u3的3引脚。电阻r13、r14的公共节点串入电阻r12，接到运放u3的2引脚，运放u3的4引脚接12v电源，8引脚接地，电容c6一端接在运放u2的4引脚，另一端接在运放u2的8引脚，运放u3的4引脚接12v电源，8引脚接地，电容c7一端接在运放u3的4引脚，另一端接在运放u3的8引脚。
25.参照图5，基准电压分压电路包括电阻r13至r15、三端稳压源u1、可调电阻vr1及电容c5。电阻r13为精度1%的470ω阻值的贴片电阻，r14、r15为精度1%的10k阻值的贴片电阻，三端稳压源u1为tl431，可调电阻vr1为3362p的2kω阻值的可调电阻，电容c5为102的贴片独石电容，通过调节可调电阻vr1的阻值，可以获得4.6v至5.5v的基准电压。其中电阻r13一端与12v电源相连，另一端与电阻r14相连，电阻r14的另一端与可调电阻vr1的1引脚相连，电阻r15的一端与可调电阻vr1的3引脚相连，另一端接地，可调电阻vr1的2引脚与三端稳压源u1的2引脚相连，三端稳压源u1的1引脚与电阻r13、r14的公共节点相连，三端稳压源u1的3引脚接地，同时电容c5的一端接在电阻r13、r14的公共节点处，另一端接地。
26.参照图5，自锁及负载接口电路包括电阻r16至r19、npn三极管、二极管d2至d4、继电器k1和k2。电阻r16为精度1%的10kω阻值的贴片电阻，r17为精度1%的2kω阻值的贴片电阻， npn三极管为s8050，二极管d2、d3是型号为ll4148的开关二极管，继电器k1是型号为hfd4/12的宏发继电器，其中运放u3的1引脚接到电阻r16的一端，r16的另一端接到电阻r17的一端和npn三极管q1的基极，电阻r17的另一端接地，npn三极管q1的集电极接5v电源，发射极接到继电器k1的1引脚，继电器k1的1引脚与3引脚反接一个二极管d2，继电器k1的1引脚与8引脚反接一个二极管d3。电阻r18为精度1%的2kω阻值的贴片电阻，r19为精度1%的100ω阻值的贴片电阻，接线端子j4是型号为mc421-381-2p的deca接线端子，接线端子j4是
型号为mc421-381-4p的deca接线端子，二极管d4是型号为ll4148的开关二极管，继电器k2是型号为hfd4/12的宏发继电器。继电器k1的3引脚与电阻r18，二极管灯珠lde3串联接地，继电器k1的3引脚接电阻r19，电阻r19的另一端接接线端子j4的1引脚，接线端子j4的2引脚接地，继电器k1的3脚接继电器k2的1引脚，继电器k2的8引脚接地，继电器k2的1引脚与8引脚反接一个二极管d4，接线端子j5的1、2、3、4引脚分别接继电器k2的6、5、4、3引脚。
27.在本实施例中，通常当测量电池周围的环境温度与电池温度超过20℃的温度差时，便定义电池存在隐患，需要进行保护。锂电池通常工作在0-60℃的范围内，选取极限条件，在环境温度40℃，电池温度60℃时就需要进行过温保护的操作。对应的20℃的平均电压差在0.08v，进行60倍的放大得到4.8v电压，考虑到运放实际实用中和理想状态会存在误差，故将基准电压设定在4.6v-5.5v之间可调，进而将放大后的电压差与基准电压进行比较实现后级电路的自锁，从而触发电池开关的关断，起到过温保护的功能。
28.根据本发明实施例的医疗设备，包括电池及负载，电池通过上述电池过温保护电路与负载电性连接。当电池过温保护电路检测到电池温度高于环境温度20℃以上时，电池过温保护电路会关闭电池的开关，防止电池过温后爆炸或者燃烧，提高了医疗设备使用的可靠性及安全性。