一种加热装置和呼吸机的制作方法

本实用新型涉及呼吸机技术领域，特别是涉及一种加热装置和一种呼吸机。

背景技术：

呼吸机通过加热电路加热湿化用水来对人体吸入气体进行湿化。现有技术中，加热电路采用恒定电压驱动和电阻性发热原理，遵从焦耳定律。

现有技术中，加热电路存在以下缺陷：

第一，加热电路中发热电阻阻值存在分散性，难以实现高精度型加热电路，造成呼吸机个体之间实际功率存在偏差。

第二，发热电阻具有温度系数，在湿化用水温度上升过程中，发热电阻的电阻值会变大，造成加热功率衰减。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种加热装置和一种呼吸机，以解决现有技术中加热电路导致呼吸机个体之间实际功率存在偏差和温度上升过程中加热电路加热功率衰减的问题。

为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种加热装置，应用于呼吸机，包括比较放大模块、导热基板和设置在所述导热基板上的发热模块、检测模块和电流控制模块，其中，所述检测模块与所述电流控制模块的第一端相连，所述检测模块检测所述电流控制模块产生的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号转换为对应的反馈电压信号；所述比较放大模块的第一输入端接收呼吸机的控制信号，所述比较放大模块的第二输入端与所述检测模块相连，所述比较放大模块将所述控制信号与所述反馈电压信号之间的差值进行放大，并生成电压放大信号；所述电流控制模块的第二端与所述发热模块相连，所述电流控制模块的控制端与所述比较放大模块的输出端相连，当所述电压放大信号的值大于预设电压值时，所述电流控制模块工作于发热状态，并产生所述反馈电流信号。

可选地，所述导热基板包括铝基板或铜基板。

可选地，所述检测模块包括：第一电阻，所述第一电阻的一端分别与所述电流控制模块的第一端和所述比较放大模块的第二输入端相连，所述第一电阻的另一端接地。

可选地，所述比较放大模块包括：运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接收所述呼吸机的控制信号，且所述运算放大器的同相输入端与预设电压提供端相连，所述运算放大器的反相输入端与所述检测模块相连，所述运算放大器的输出端与所述电流控制模块的控制端相连。

可选地，所述电流控制模块包括：MOSFET管，所述MOSFET的栅极与所述比较放大模块的输出端相连，所述MOSFET管的漏极与所述发热模块相连，所述MOSFET的源极与所述检测模块相连。

可选地，所述加热装置还包括设置在所述导热基板上的负热敏电阻和保护模块，其中，所述负热敏电阻的一端分别与电源、所述电流控制模块的第一端和所述比较放大模块的输出端相连；所述保护模块的第一端与所述电流控制模块的控制端相连，所述保护模块的第二端与所述电流控制模块的第一端相连，所述保护模块的控制端与所述负热敏电阻的另一端相连；当所述负热敏电阻的阻值小于或等于预设电阻值时，所述保护模块导通。

可选地，所述保护模块包括：NPN三极管，所述NPN三极管的基极与所述负热敏电阻的另一端相连，所述NPN三极管的集电极与所述电流控制模块的控制端相连，所述NPN三极管的发射极与所述电流控制模块的第一端相连；第二电阻，所述第二电阻分别与所述NPN三极管的基极和所述NPN三极管的发射极相连。

可选地，所述加热装置还包括：第一电阻模块，所述第一电阻模块分别与所述比较放大模块的输出端和所述电流控制模块的控制端相连。

可选地，所述加热装置还包括：第二电阻模块，所述第二电阻模块的一端与所述电流控制模块的第一端相连，所述第二电阻模块的另一端分别与所述检测模块和所述比较放大模块的第二输入端相连。

为了解决上述问题，本实用新型实施例还公开了一种呼吸机，包括所述的加热装置。

本实用新型实施例包括以下优点：

第一，通过比较放大模块、检测模块和电流控制模块形成反馈回路，同时将发热模块、检测模块和电流控制模块形成的发热回路设置在导热基板上，在电流控制模块工作于发热状态时，导热基板的发热功率等于加热装置的加热功率，使得加热装置可以实现恒功率加热。这样，不仅消除了发热模块电阻阻值的分散性，导致加热装置加热功率一致性差的问题，便于获得相同加热功率的加热装置以消除呼吸机个体之间实际功率的差异，同时避免了加热装置在温度上升过程中功率衰减的问题。

第二，通过将负热敏电阻和保护模块设置在导热基板上，且设置负热敏电阻、保护模块和电流控制模块形成反馈回路。这样，当导热基板温度过高时，负热敏电阻根据温度变化可以使保护模块导通，进而使电流控制模块断开，实现断开发热回路，有效防止了加热模块持续加热，避免了发热回路出现短路情况，提高了产品的可靠性和安全性。

附图说明

图1是本实用新型的一种加热装置实施例的结构框图；

图2是本实用新型的一种加热装置具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本实用新型的一种加热装置实施例的结构框图，该加热装置应用于呼吸机的加热底板，加热装置具体可以包括如下模块：比较放大模块10、导热基板20和设置在导热基板20上的发热模块30、检测模块40和电流控制模块50。

其中，检测模块40与电流控制模块50的第一端相连，检测模块40检测电流控制模块50产生的反馈电流信号，并将反馈电流信号转换为对应的反馈电压信号；比较放大模块10的第一输入端接收呼吸机的控制信号Ctrl，比较放大模块10的第二输入端与检测模块40相连，比较放大模块10将控制信号Ctrl与反馈电压信号之间的差值进行放大，并生成电压放大信号；电流控制模块50的第二端与发热模块30相连，电流控制模块50的控制端与比较放大模块10的输出端相连，当电压放大信号的电压值大于预设电压值时，电流控制模块50工作于发热状态，并产生反馈电流信号。其中，将电压放大信号作为电流控制模块50的控制信号，而不是将控制信号Ctrl与反馈电压信号之间的差值直接作为电流控制模块50的控制信号，可以便于电流控制模块50更快的响应控制信号Ctrl与反馈电压信号之间的差值变化，实现更精确的控制发热模块30的发热功率。

具体地，预设电压值可以根据检测模块40的参数和发热模块30的目标电流进行设置。例如，预设电压值可以设置为检测模块40的阻值和发热模块30的目标电流的乘积，假设检测模块40的阻值为0.1Ω，发热模块30的目标电流为2A，则预设电压值可以为0.2V。

其中，比较放大模块10、检测模块40和电流控制模块50形成反馈回路，同时将发热模块30、检测模块40和电流控制模块50形成的发热回路设置在导热基板20上，即加热装置中所有可发热器件均设置在导热基板20上(加热装置的加热功率等于导热基板20的发热功率，导热基板20的发热功率等于控制信号Ctrl的输入功率)，同时由于反馈回路的存在，流过发热模块30、检测模块40和电流控制模块50的电流基本维持在目标电流附近，控制信号Ctrl也基本恒定，在控制信号Ctrl驱动加热装置且电流控制模块50工作于发热状态时，导热基板20的发热功率等于恒定控制信号Ctrl的输入功率，导热基板20的发热功率恒定，此时，加热装置实现恒功率加热。这样，由于本实用新型中加热装置的加热功率并不等于发热模块30的发热功率，而等于导热基板20的发热功率，即便发热模块30电阻阻值的分散性，导致发热模块30的发热功率存在分散性，以及发热模块30电阻阻值在导热基板20温度上升过程中，发热模块30电阻阻值会变大，造成发热模块3发热功率衰减，加热装置依然可以实现恒功率加热，因此，本实用新型可以获得相同加热功率的加热装置以消除呼吸机个体之间实际功率的差异，同时加热装置在温度上升过程中不存在功率衰减的问题。

进一步地，导热基板20可以包括铝基板或铜基板或其它导热基板。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，检测模块40可以包括：第一电阻R1，第一电阻R1的一端分别与电流控制模块50的第一端和比较放大模块10的第二输入端相连，第一电阻R1的另一端接地。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，比较放大模块10可以包括：运算放大器OA，运算放大器OA的同相输入端接收呼吸机的控制信号Ctrl，且运算放大器OA的同相输入端与预设电压提供端相连，运算放大器OA的反相输入端与检测模块40相连，运算放大器OA的输出端与电流控制模块50的控制端相连。预设电压提供端可以提供预设电压，例如3.3V电压。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，电流控制模块50可以包括：MOSFET管Q1，MOSFET管Q1的栅极与比较放大模块10的输出端相连，MOSFET管Q1的漏极与发热模块30相连，MOSFET管Q1的源极与检测模块40相连。

需要说明的是，电流控制模块50可以不仅限于包括一个MOSFET管Q1，电流控制模块50还可以由多个MOSFET管并联形成。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，加热装置还可以包括设置在导热基板20上的负热敏电阻NTC和保护模块60，其中，负热敏电阻NTC的一端分别与电源VCC、电流控制模块50的第一端和比较放大模块10的输出端相连；保护模块60的第一端与电流控制模块50的控制端相连，保护模块60的第二端与电流控制模块50的第一端相连，保护模块60的控制端与负热敏电阻NTC的另一端相连；当负热敏电阻NTC的阻值小于或等于预设电阻值时，保护模块60导通，当负热敏电阻NTC的阻值大于预设电阻值时，保护模块60处于断开状态。其中，预设电阻值可以根据导热基板20的安全温度范围进行设置。

图2中，负热敏电阻NTC的阻值随温度升高而减小，通过将负热敏电阻NTC和保护模块60设置在导热基板20上，且设置负热敏电阻NTC、保护模块60和电流控制模块50形成反馈回路。这样，当导热基板20温度大于或等于一定温度值(该温度值可以小于或等于导热基板20的最大安全温度)即过温时，负热敏电阻NTC的阻值相应的小于或等于预设电阻值，触发保护模块60导通；电流控制模块50(例如MOSFET管Q1)断开，实现断开发热回路，有效防止了加热模块持续加热，避免了发热回路出现短路情况，提高了产品的可靠性和安全性。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，保护模块60可以包括：NPN三极管Q2，NPN三极管Q2的基极与负热敏电阻NTC的另一端相连，NPN三极管Q2的集电极与电流控制模块50的控制端相连，NPN三极管Q2的发射极与电流控制模块50的第一端相连；第二电阻R2，第二电阻R2分别与NPN三极管Q2的基极和NPN三极管Q2的发射极相连。其中，预设电阻值由NPN三极管Q2的导通电压决定。其中，当保护模块60导通时，NPN三极管Q2工作于饱和区，当保护模块60断开时，NPN三极管Q2工作于截止区。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，当电流控制模块50为MOSFET管Q1等需要电流驱动的器件时，加热装置还可以包括：第一电阻模块70，第一电阻模块70分别与比较放大模块10的输出端和电流控制模块50的控制端相连，第一电阻模块70用于将比较放大模块10中运算放大器OA输出的电压放大信号转化为电流信号，该电流信号作为电流控制模块50的控制电流信号，以匹配MOSFET管Q1的栅极电压和输出电流的幅度。具体地，第一电阻模块70可以为第三电阻R3。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，发热模块30可以包括：发热电阻RD，发热电阻RD的一端与电源VCC相连，发热电阻RD的另一端与电流控制模块50的第二端相连。发热模块30可以包括但不仅限于发热电阻RD，发热模块30可以包括现有任意可以发热的结构。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图2，加热装置还可以包括：稳压模块80，稳压模块80的一端分别与电源VCC和比较放大模块10的输出端相连，稳压模块80的另一端与电流控制模块50的第一端相连，当电源VCC的电压波动时，稳压模块80使负热敏电阻NTC的一端的电压恒定，以确保负热敏电阻NTC的保护温度不随电源VCC的电压变化。具体地，稳压模块80可以包括：齐纳二极管D，齐纳二极管D的阴极分别与电源VCC和比较放大模块10的输出端相连，齐纳二极管D的阳极与电流控制模块50的第一端相连。

进一步地，参照图2，加热装置还可以包括分压模块90，分压模块90可以包括第四电阻R4和第五电阻R5，其中，第四电阻R4分别与呼吸机的控制信号Ctrl提供端和比较放大模块10的第一输入端相连；第五电阻R5分别与比较放大模块10的第一输入端和地相连，分压模块90用于根据呼吸机的控制信号Ctrl产生比较放大模块10的第一输入端所需的偏置电压，进而比较放大模块10将该偏置电压与反馈电压信号之间的差值进行放大。

进一步地，参照图2，比较放大模块10还可以包括第六电阻R6和第七电阻R7，稳压模块80还可以包括第八电阻R8。

其中，第六电阻R6分别与预设电压提供端和比较放大模块10的第一输入端相连，第六电阻R6用于为电流控制模块50产生的反馈电流信号增加一个电压偏置，确保控制信号Ctrl为零时系统工作电流为零，即确保控制信号Ctrl为零时可以关闭加热装置，加热装置不再继续加热。第七电阻R7的一端分别与比较放大模块10的第二输入端和第六电阻R6相连，第七电阻R7的另一端分别与检测模块40和电流控制模块50的第一端相连，第七电阻R7和第六电阻R6构成分压，实现电压偏置，偏置的数值由第七电阻R7、第六电阻R6的阻值、预设电压的电压值(图2中为3.3V)共同决定。另外，第七电阻R7能够限制流入运算放大器OA的反相输入端的电流，对运算放大器OA起一定的过流保护作用。第八电阻R8的一端与电源VCC相连，第八电阻R8的另一端分别与比较放大模块10的输出端、第三电阻R3、齐纳二极管D的阴极和负热敏电阻NTC的一端相连，第八电阻R8用于与齐纳二极管D共同构成稳压电路，当电源VCC的电压波动时，稳压模块80使负热敏电阻NTC的一端的电压恒定，确保负热敏电阻NTC的保护温度不随电源VCC的电压变化。另外，第八电阻R8还起限流作用，实现对负热敏电阻NTC、齐纳二极管D和NPN三极管Q2等的电流保护作用。参照图2，稳压模块80可以设置在导热基板20上。

具体地，图2中，负热敏电阻NTC和第二电阻R2构成对第八电阻R8和齐纳二极管D实现的稳定电压的分压电路，第二电阻R2作为NPN三极管Q2的基极-发射极偏置电阻。分压前的电压由齐纳二极管D产生，不受电源VCC的电压波动影响，基本为恒定电压。随着温度升高，负热敏电阻NTC的阻值变小，在第二电阻R2上的分压电压会上升，当第二电阻R2上的分压电压达到NPN三极管Q2的基极-发射极PN结导通电压(例如0.7V)时，NPN三极管Q2的基极产生电流，NPN三极管Q2的集电极与发射极之间导通，即NPN三极管Q2导通。

进一步地，参照图2，加热装置还可以包括：第二电阻模块90，第二电阻模块90的一端与电流控制模块90的第一端相连，第二电阻模块90的另一端分别与检测模块40和比较放大模块50的第二输入端相连。第二电阻模块90用于限制流经电流控制模块90的电流，对电流控制模块90进行过流保护。可选地，参照图2，第二电阻模块90可以包括电阻RS。

进一步地，参照图2，加热装置还可以包括：第三电阻模块100，第三电阻模块100的一端与电流控制模块90的控制端相连，第三电阻模块100的另一端分别与检测模块40和比较放大模块50的第二输入端相连。第三电阻模块100用于限制电流控制模块90的控制端电压，对电流控制模块90进行过压保护。可选地，参照图2，第三电阻模块100可以包括电阻RG。

本实用新型实施例的加热装置包括以下优点：

第一，通过比较放大模块、检测模块和电流控制模块形成反馈回路，同时将发热模块、检测模块和电流控制模块形成的发热回路设置在导热基板上，在电流控制模块工作于发热状态时，导热基板的发热功率等于加热装置的加热功率，使得加热装置可以实现恒功率加热。这样，不仅消除了发热模块电阻阻值的分散性，导致加热装置加热功率一致性差的问题，便于获得相同加热功率的加热装置以消除呼吸机个体之间实际功率的差异，同时避免了加热装置在温度上升过程中功率衰减的问题。

第二，通过将负热敏电阻和保护模块设置在导热基板上，且设置负热敏电阻、保护模块和电流控制模块形成反馈回路。这样，当导热基板温度过高时，负热敏电阻根据温度变化可以使保护模块导通，进而使电流控制模块断开，实现断开发热回路，有效防止了加热模块持续加热，避免了发热回路出现短路情况，提高了产品的可靠性和安全性。

本实用新型实施例还公开了一种呼吸机，该呼吸机包括上述的加热装置。

本实用新型实施例的呼吸机包括以下优点：通过采用上述的加热装置实现恒功率加热，不仅可以消除加热装置中发热模块电阻阻值的分散性，导致加热装置加热功率一致性差的问题，便于获得相同加热功率的加热装置以消除呼吸机个体之间实际功率的差异，同时避免了加热装置在温度上升过程中功率衰减的问题，另外，还可以有效防止加热装置中发热回路出现短路情况，呼吸机产品的可靠性和安全性好。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种加热装置和一种呼吸机，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。