close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Преобразователи DCDC для медицинской вскоропомощной аппаратуры.

код для вставкиСкачать
Известия ТРТУ
1.
2.
«Экология 2004 – море и человек»
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Патент на изобретение № 2201130, приоритет от 22.03.2001.
Бородянский И.
М., Бородянский Ю. М., Ольшанская Е. Г., Сурженко И. Ф., Хало П.л В. Система
мониторинга человека – оператора.
Дж. Хэссет. Введение в психофизиологию. М.:Мир,
1981.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ DC/DC ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ
ВСКОРОПОМОЩНОЙ АППАРАТУРЫ
В. Г. Галалу, П. В. Хало
Основная трудность при проектировании портативной медицинской аппаратуры заключается в необходимости усиления весьма малых полезных сигналов (например, входные сигналы для электрокардиографа составляют величины порядка
одного милливольта, а для электроэнцефалографа – единицы и десятки микровольт).
В связи с этим приходится предпринимать весьма серьезные меры для защиты входных цепей и шин питания усилителей сигналов от промышленных помех. В частности можно указать, что подавление высокочастотных помех по шинам питания инструментальных усилителей резко снижается при увеличении частоты помехи и составляет всего 10 – 30 dB на частотах порядка 1МГц. Поэтому предпочтительным
считается питание входных усилителей от портативных аккумуляторов напряжением
3 – 6 В, которые обеспечивают минимальный уровень помех по шинам питания. Однако, это связано с необходимостью регулярной подзарядки, что не всегда удобно и
возможно. Проблема может быть решена, при использовании преобразователей
DС/DС с низким уровнем помех. Как правило, для портативной медицинской аппаратуры предусматривается возможность питания от аккумуляторных батарей 12 В.
Исследования ряда промышленных DC/DC преобразователей показали, что
они не пригодны для данной аппаратуры, так как имеют очень высокий уровень импульсных помех (от 50 до 500 мВ), которые почти невозможно подавить при помощи
обычных RC и LC фильтров. Это объясняется тем, что при разработке этих устройств, с целью повышения КПД используется импульсная форма рабочего сигнала,
имеющая очень широкий спектр (до 10 МГц).
На рис. 1 представлена функциональная схема преобразователя DC/DC с синусоидальной формой сигнала. Задающий генератор должен обеспечивать на выходах А и B синусоидальный сигнал с малыми нелинейными искажениями и стабильной амплитудой (не хуже 1 %). Сигналы должны быть сдвинуты друг относительно
о
друга на 180 [1]. Возможны два варианта построения преобразователей с низким
уровнем помех и высоким КПД. В первом варианте используются ключевые элементы К1 и К2, разделительный трансформатор и стандартные цепи выпрямления и стабилизации. В качестве ключевых элементов можно использовать полевые и биполярные транзисторы. При этом амплитуда сигнала, поступающего на управляющий
электрод транзистора, должна быть такой, чтобы силовой транзистор только подходил к области насыщения, а выходной сигнал, снимаемый с трансформатора был как
можно ближе к синусоидальному. Такой каскад работает в режиме близком к классу
B [2]. Выпрямитель, фильтры Ф1, Ф2 и стабилизаторы С1, С2 выполняются по обычной схеме, но с некоторыми особенностями, в частности, в качестве выпрямительных
диодов следует использовать диоды Шотки. Каждый из диодов должен быть заблокирован емкостью порядка 10 – 51 пФ.
При экспериментальном исследовании схемы преобразователя с ключевыми
полевыми транзисторами IRF520N и трансформатором ТПГ4-93В были получены
следующие результаты. Уровень помех по нестабилизированным выходам питания
±12 В составил 10 – 15 мВ от пика до пика, а по стабилизированным питаниям ±5 В
184
Секция окружающей среды и здоровья людей
менее 2 мВ, при токах нагрузки до 300 мА. Форма помехи была близка к синусоидальной, КПД такого преобразователя составляет 80 – 85%.
Еще лучшие результаты могут быть получены при использовании вместо
ключевых элементов усилительных каскадов, работающих в режиме класса А. Для
этого используются мощные операционные усилители, остальные элементы схемы
практически не меняются. Наиболее простое и дешевое решение получается при
применении звуковых усилителей мощности, например TDA1516BQ. Экспериментальные исследования второго варианта преобразователя DC\DC показали, что на
выходах ±12 В уровень пульсаций снижается до уровня 5 – 7мВ, а на выходах ±5 В
уровень пульсаций меньше 1 мВ, но КПД такого преобразователя несколько хуже и
составляет всего 45 – 50 %.
Выводы таковы: предложенные схемотехнические решения преобразователя
DC/DC позволяют существенно снизить уровень помех в цепях питания портативных
вскоропомощных медицинских приборов и тем самым существенно повысить степень адекватности отражаемых процессов в организме пациента.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. В.Г. Галалу, П.В. Хало Преобразователи DC/DC для медицинских диагностических
систем // Сборник трудов пятой всероссийской научной конференции молодых
ученых и аспирантов. Таганрог: 2002.
2. А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М.: Радио и Связь, 1985.
185
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
83 Кб
Теги
аппаратуры, вскоропомощной, dcdc, преобразователя, медицинских
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа