PHILIPS PageWriter TrimⅠ心電圖機直流開關電源供電的設計與實現

趙東升

(沈陽軍區大連療養院小平島療區，遼寧大連116023)

PHILIPS PageWriter TrimⅠ心電圖機直流開關電源供電的設計與實現

趙東升

(沈陽軍區大連療養院小平島療區，遼寧大連116023)

0 引言

PHILIPS PageWriter TrimⅠ心電圖機是一款12-導數字心電圖機，采用交流220 V和12 V蓄電池雙電源供電模式，12 V蓄電池為心電圖機在運動中使用供電，并一直為打印機提供電源。心電圖機正常工作的前提是電池一直插入電池倉，并儲存足夠的電量。由于上述供電特點，使蓄電池耗損快、更換頻率高，而PageWriter Trim替換電池價格較貴，因此嘗試用合適的12V直流開關電源代替蓄電池供電，具體分析與設計如下。

1 蓄電池存在是心電圖機正常工作的必要性的原理分析

1.1 蓄電池充、放電電路原理

PageWriter TrimⅠ為UC3909集成控制器的鉛

酸蓄電池充電電路，可實現密封鉛蓄電池在不同狀態時合適的充電電壓和電流。在充電過程中檢測電池溫度和充電電壓、電流。如果電池的溫度、電流超過所設定的極限，充電回路斷開，充電自動停止。它主要由穩壓電路、充電控制電路、充電過流保護電路和蓄電池過熱保護電路等組成。心電圖機正常工作必須以下具備兩個條件：一是電池有足夠的電量；二是電池各檢測回路導通。僅就電池檢測回路蓄電池部分電路圖如圖1所示。

其中，RT端、GND端、熱敏電阻Rt-s為溫度檢測回路,BAT+、BAT-、自恢復保險絲R1為電池電壓、電流檢測回路。蓄電池供電時，電壓過放電保護、電量顯示等亦通過BAT+、BAT-、構成檢測回路來實現。

1.2 心電圖機工作電流分析

將交流、蓄電池雙供電電池部分回路稱為電池回路，蓄電池單獨供電電池部分回路稱為供電回路。分別測量其電流結果如表1所示。

圖1 電池檢測回路蓄電池部分

表1 電池回路和供電回路的電流

通過上表可看出：(1)心電圖在蓄電池單獨工作時所需最大電流為4.5A；(2)交流、蓄電池雙供電時電池回路電流變化取決于電源電動勢的變化，這時由UC3909集成控制器進行智能調節對蓄電池充電；(3)心電圖機約60%的功率都消耗在打印機上。

2 直流開關電源供電的設計與實現

2.1 直流開關電源的選擇與電路

開關電源具有效率高、動態響應快及輸出精度高等特點。通過以上分析嘗試設計直流開關電源代替蓄電池進行模擬供電設計。PageWriter TrimⅠ心電圖功率為65VA，機配密封12V～鉛蓄電池容量為2.9Ah，因此應選擇一款恒偉12V、12.5A小功率低頻直流開關電源。

2.2 電路的設計與電源盒的組裝

材料：12V、4.5A直流開關電源、電源盒、報廢的機配密封12V鉛蓄電池、10A雙芯電纜、10A三芯電纜、10A雙芯電纜子、母插頭一對。

按電路圖1將上述原件組裝：將密封蓄電池盒打開，取出蓄電池拔下電極插頭，勿必保留電池檢測回路蓄電池端電路，將與蓄電池連接的紅(﹢)、黑(﹣)電線分別焊接上同直徑雙芯電纜紅、黑芯線。電池盒鉆一合適尺寸的孔，將雙芯電纜接上電纜的母頭固定于電池盒孔處。將12V、4.5A直流開關電源，裝入并固定到電源盒內。交流輸入端加裝紅色220V發光開關、10A三芯電纜約0.5m；直流輸出端分別加裝綠色12V發光開關、雙芯電纜并把雙芯電纜加裝好電纜子頭。注意兩點：①交流輸入端接地；②直流輸出端與電池檢測回路蓄電池端正負極千萬不能接反。

2.3 心電圖工作測試

將組裝好的電池盒插入電池倉，接通直流開關電源穩定一段時間后，打開心電圖機，心電圖機顯示電池容量滿、心電信號正常。以標準心電計量儀和正常人為載體并分別使用直流開關電源和蓄電池，采集并打印心電圖紙，出紙正常，心電圖經計量檢測并無差異。

3 跟蹤與測試

以上通過直流開關電源模擬蓄電池供電方法等同于為PageWriter TrimⅠ心電圖機設計了一種交流供電模式。此款直流開關電源功率小、效率高、體積小、重量輕、穩壓效果好，理論上講直流開關電源供電與蓄電池供電效能并無差異。但開關電源的缺點是產生較大的電磁干擾(EMI)，包括傳導干擾和輻射干擾。為這樣一款12-導數字心電圖機設計實現直流開關電源供模式，必須考慮到外加直流開關電源產生的電磁干擾對心電圖機的影響。首先，在使用直流開關電源時必須要先使其開機工作一段時間輸出穩定后再為心電圖機供電。第二是，使用直流開關電源時不要再接入原機交流輸入電源，避免與心電圖機內部開關電源相互影響。筆者建議兩種供電方法分別獨立使用：此種設計電池盒加直流電源作為交流工作模式；原交流供電為蓄電池充電，蓄電池作為直流供電為心電圖機在運動中使用。外置直流開關電源為小功率低頻開關電源，產生電磁輻射較小，而且，PageWriter TrimⅠ心電圖機運用了較好的防干擾措施和抗干擾技術如：機殼接地、浮地技術等，其產生的電磁干擾未對心電圖機工作造成實質的影響。兩年多來使用過程中，經上級計量檢測各項指標并無異常。

4 結語

本設計在不改變PageWriter TrimⅠ心電圖機原始設計的硬、軟件基礎上，通過外加直流開關電源模擬蓄電池為心電圖機供電的設計實現了純交流供電，減少了電池消耗，節約了資金，值得在基層醫療單位開展。

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[2]龔 濤，王永寧，夏春田，開關電源電磁干擾的分析與抑制[J]船海工程，2006，2：62

2014-03-05

TH772+.2

B

1002-2376(2014)07-0017-02