PHILIPS PageWriter TrimⅠ心电图机直流开关电源供电的设计与实现

赵东升

(沈阳军区大连疗养院小平岛疗区，辽宁大连116023)

PHILIPS PageWriter TrimⅠ心电图机直流开关电源供电的设计与实现

赵东升

(沈阳军区大连疗养院小平岛疗区，辽宁大连116023)

0 引言

PHILIPS PageWriter TrimⅠ心电图机是一款12-导数字心电图机，采用交流220 V和12 V蓄电池双电源供电模式，12 V蓄电池为心电图机在运动中使用供电，并一直为打印机提供电源。心电图机正常工作的前提是电池一直插入电池仓，并储存足够的电量。由于上述供电特点，使蓄电池耗损快、更换频率高，而PageWriter Trim替换电池价格较贵，因此尝试用合适的12V直流开关电源代替蓄电池供电，具体分析与设计如下。

1 蓄电池存在是心电图机正常工作的必要性的原理分析

1.1 蓄电池充、放电电路原理

PageWriter TrimⅠ为UC3909集成控制器的铅

酸蓄电池充电电路，可实现密封铅蓄电池在不同状态时合适的充电电压和电流。在充电过程中检测电池温度和充电电压、电流。如果电池的温度、电流超过所设定的极限，充电回路断开，充电自动停止。它主要由稳压电路、充电控制电路、充电过流保护电路和蓄电池过热保护电路等组成。心电图机正常工作必须以下具备两个条件：一是电池有足够的电量；二是电池各检测回路导通。仅就电池检测回路蓄电池部分电路图如图1所示。

其中，RT端、GND端、热敏电阻Rt-s为温度检测回路,BAT+、BAT-、自恢复保险丝R1为电池电压、电流检测回路。蓄电池供电时，电压过放电保护、电量显示等亦通过BAT+、BAT-、构成检测回路来实现。

1.2 心电图机工作电流分析

将交流、蓄电池双供电电池部分回路称为电池回路，蓄电池单独供电电池部分回路称为供电回路。分别测量其电流结果如表1所示。

图1 电池检测回路蓄电池部分

表1 电池回路和供电回路的电流

通过上表可看出：(1)心电图在蓄电池单独工作时所需最大电流为4.5A；(2)交流、蓄电池双供电时电池回路电流变化取决于电源电动势的变化，这时由UC3909集成控制器进行智能调节对蓄电池充电；(3)心电图机约60%的功率都消耗在打印机上。

2 直流开关电源供电的设计与实现

2.1 直流开关电源的选择与电路

开关电源具有效率高、动态响应快及输出精度高等特点。通过以上分析尝试设计直流开关电源代替蓄电池进行模拟供电设计。PageWriter TrimⅠ心电图功率为65VA，机配密封12V～铅蓄电池容量为2.9Ah，因此应选择一款恒伟12V、12.5A小功率低频直流开关电源。

2.2 电路的设计与电源盒的组装

材料：12V、4.5A直流开关电源、电源盒、报废的机配密封12V铅蓄电池、10A双芯电缆、10A三芯电缆、10A双芯电缆子、母插头一对。

按电路图1将上述原件组装：将密封蓄电池盒打开，取出蓄电池拔下电极插头，勿必保留电池检测回路蓄电池端电路，将与蓄电池连接的红(﹢)、黑(﹣)电线分别焊接上同直径双芯电缆红、黑芯线。电池盒钻一合适尺寸的孔，将双芯电缆接上电缆的母头固定于电池盒孔处。将12V、4.5A直流开关电源，装入并固定到电源盒内。交流输入端加装红色220V发光开关、10A三芯电缆约0.5m；直流输出端分别加装绿色12V发光开关、双芯电缆并把双芯电缆加装好电缆子头。注意两点：①交流输入端接地；②直流输出端与电池检测回路蓄电池端正负极千万不能接反。

2.3 心电图工作测试

将组装好的电池盒插入电池仓，接通直流开关电源稳定一段时间后，打开心电图机，心电图机显示电池容量满、心电信号正常。以标准心电计量仪和正常人为载体并分别使用直流开关电源和蓄电池，采集并打印心电图纸，出纸正常，心电图经计量检测并无差异。

3 跟踪与测试

以上通过直流开关电源模拟蓄电池供电方法等同于为PageWriter TrimⅠ心电图机设计了一种交流供电模式。此款直流开关电源功率小、效率高、体积小、重量轻、稳压效果好，理论上讲直流开关电源供电与蓄电池供电效能并无差异。但开关电源的缺点是产生较大的电磁干扰(EMI)，包括传导干扰和辐射干扰。为这样一款12-导数字心电图机设计实现直流开关电源供模式，必须考虑到外加直流开关电源产生的电磁干扰对心电图机的影响。首先，在使用直流开关电源时必须要先使其开机工作一段时间输出稳定后再为心电图机供电。第二是，使用直流开关电源时不要再接入原机交流输入电源，避免与心电图机内部开关电源相互影响。笔者建议两种供电方法分别独立使用：此种设计电池盒加直流电源作为交流工作模式；原交流供电为蓄电池充电，蓄电池作为直流供电为心电图机在运动中使用。外置直流开关电源为小功率低频开关电源，产生电磁辐射较小，而且，PageWriter TrimⅠ心电图机运用了较好的防干扰措施和抗干扰技术如：机壳接地、浮地技术等，其产生的电磁干扰未对心电图机工作造成实质的影响。两年多来使用过程中，经上级计量检测各项指标并无异常。

4 结语

本设计在不改变PageWriter TrimⅠ心电图机原始设计的硬、软件基础上，通过外加直流开关电源模拟蓄电池为心电图机供电的设计实现了纯交流供电，减少了电池消耗，节约了资金，值得在基层医疗单位开展。

[1]王新生，游青山，冉 霞.阀控式铅酸蓄电池与UC3909智能充电[J]通信电源技术，2005，25：(3)60.

[2]龚 涛，王永宁，夏春田，开关电源电磁干扰的分析与抑制[J]船海工程，2006，2：62

2014-03-05

TH772+.2

B

1002-2376(2014)07-0017-02