用于医疗器械的电源适配器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于医疗器械的电源适配器，其包括壳体和设置在壳体内的电路板，其中，所述电路板为一块矩形板，并在其上设置有：市电接入单元，其布置在矩形板的左下区域；整流滤波单元，其布置在矩形板的左上区域；用于对滤波后的直流电信号进行变压处理以输出相应电压的变压器单元，其包括布置于矩形板中部的变压器、和布置于矩形板右上区域的变压输出模块；用于控制变压器单元输入电压的开关电源控制单元，其布置于矩形板中部、并位于变压器单元的左侧；以及用于接收变压器单元输出电压并向开关电源控制单元进行电压反馈的稳压反馈单元，其布置于矩形板的右下区域。本实用新型提出的电源适配器电路板布局清晰，元器件交叉少，性能良好。
【专利说明】
用于医疗器械的电源适配器
技术领域
[0001]本实用新型涉及医疗机械供电技术领域，具体涉及一种用于医疗器械的电源适配器。
【背景技术】
[0002]电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外壳、变压器、电感、电容、控制IC、PCB板等元器件组成，它的工作原理由交流输入转换为直流输出。按照连接方式通常分为插墙式和桌面式。其中插墙式也可称为壁插式的电源适配器。在不同供电技术领域，电源适配器的设计虽具有大致相同的电路格局，但是仍然具有特殊的要求。比如，医疗电源是各医院经常用到的设备，主要起对各医疗装置提供电能的作用，由于医院职责的特殊性，便对医疗电源的性能提出了很高的要求，比如说一些与人体紧密接触的仪器在使用时，不能因为使用仪器而对人体造成有触电或者其他方面的任何危险。换句话说，对于医疗电源而言，其对电源适配器的设计提出了更高的要求。现在一些医疗电源的电源适配器存在电路布局繁乱，各电路单元的元器件交叉多，导致PCB板面积较大，并且为在壳体上设计散热结构也增大了困难度。尤其是在布局市电接入单元和整流滤波单元时，器件虽少但种类较多，大小差异大，如若不好好布局，不仅会使输入的交流电信号干扰大影响后期电压的输出，而且占据的PCB面积大，还有可能会影响到整个电路板的工作性會泛。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种用于医疗器械的电源适配器，该电源适配器的各电路单元布局清晰，使得各单元的元器件交叉少，进而可获得小面积的PCB电路板，有效控制了发热面积，尤其是对市电接入单元和整流滤波单元进行清晰布局，使得信号的输入干扰小，整个电路板工作性能良好。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0005]—种用于医疗器械的电源适配器，其包括壳体和设置在壳体内的电路板，其中，所述电路板为一块矩形板，并在其上设置有:
[0006]用于接入市电的市电接入单元，其布置在矩形板的左下区域，所述市电接入单元包括市电火、零线接口，保险管Fl、保险管F2、压敏电阻ZVRl和热敏电阻NTCl，其中所述市电火、零线接口布置于矩形板的左下角，所述保险管Fl横向布置于市电火、零线接口的上侧且一端与火线接口连接，所述保险管F2竖向布置于市电火、零线接口的右侧且一端与零线接口连接，所述压敏电阻ZVRl横向布置于保险管Fl上侧，且两端分别与保险管Fl和保险管F2的另一端相连，所述热敏电阻NTCl横向布置于压敏电阻ZVRl的上侧，且一端连接至保险管F2的所述另一端；
[0007]用于将市电交流电信号转换成直流电信号，并对直流电信号滤波的整流滤波单元，其布置在矩形板的左上区域，所述整流滤波单元包括输入滤波电容CXl、共模电感L1、整流桥BDl和输出滤波电容，其中所述输入滤波电容CXl布置于矩形板左上区域、并位于热敏电阻NTCl的上侧，且两端分别连接至热敏电阻NTCl的另一端和保险管F2的另一端，所述共模电感LI布置于输入滤波电容CXl的上侧，且连接在输入滤波电容CXl和整流桥BDl的输入端之间，所述整流桥BDl布置于共模电感LI的上侧，所述输出滤波电容布置于整流桥BDl的右侧，且并联在整流桥BDl的输出端；
[0008]用于对滤波后的直流电信号进行变压处理以输出相应电压的变压器单元，其包括布置于矩形板中部的变压器Tl、和布置于矩形板右上区域的变压输出模块，所述变压输出模块连接在变压器Tl的副边绕组侧；
[0009]用于控制变压器单元输入电压的开关电源控制单元，其布置于矩形板中部区域、并位于变压器单元的左侧；以及
[0010]用于接收变压器单元输出电压并向开关电源控制单元进行电压反馈的稳压反馈单元，其布置于矩形板的右下区域。
[0011]相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果:
[0012]本实用新型提供的用于医疗器械的电源适配器，主要通过对市电接入单元、整流滤波单元、变压器单元、开关电源控制单元和稳压反馈单元在电路板上的布局进行了有效分区，使得各单元之间不会出现过多的元器件交叉，尤其是市电接入单元和整流滤波单元的布局巧妙，从而获得了布局紧凑、空间利用率高的小面积PCB板，同时还获得了抗干扰性能、整机效率提升的效果。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型所述用于医疗器械的电源适配器的PCB布局简图；
[0014]图2为本实用新型所述用于医疗器械的电源适配器的电路图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步阐述:
[0016]参见图1-2，本实用新型提出了一种用于医疗器械的电源适配器，其包括壳体和设置在壳体内的电路板100，所述电路板100为一块矩形板，并在其上设置有:用于接入市电的市电接入单元200，其布置在矩形板的左下区域；用于将市电交流电信号转换成直流电信号，并对直流电信号滤波的整流滤波单元300，其布置在矩形板的左上区域；用于对滤波后的直流电信号进行变压处理以输出相应电压的变压器单元400，其包括布置于矩形板中部的变压器Tl、和布置于矩形板右上区域的变压输出模块，所述变压输出模块连接在变压器Tl的副边绕组侧(FL+、FL_);用于控制变压器单元400输入电压的开关电源控制单元500，其布置于矩形板中部区域、并位于变压器单元400的左侧；以及用于接收变压器单元400输出电压并向开关电源控制单元500进行电压反馈的稳压反馈单元600，其布置于矩形板的右下区域。
[0017]上述方案中，本实用新型主要通过对市电接入单元200、整流滤波单元300、变压器单元400、开关电源控制单元500和稳压反馈单元600在电路板100上的布局进行了有效分区，使得各单元之间不会出现过多的元器件交叉，从而获得了布局紧凑的小面积PCB板。
[0018]如图2所示并结合图1，本实用新型所述市电接入单元200包括市电火、零线接口，保险管F1、保险管F2、压敏电阻ZVRl和热敏电阻NTCl;其中，所述市电火、零线接口布置于矩形板100的左下角;所述保险管Fl横向布置于市电火、零线接口的上侧且一端与火线接口 L连接;所述保险管F2竖向布置于市电火、零线接口的右侧且一端与零线接口 N连接;所述压敏电阻ZVRl横向布置于保险管Fl上侧，且两端分别与保险管Fl和保险管F2的另一端相连；所述热敏电阻NTCl横向布置于压敏电阻ZVRl的上侧，且一端连接至保险管F2的所述另一端。当压敏电阻ZVRl两端的电压发生急剧变化时，电阻短路，保险管熔断，断开市电。因此，这里压敏电阻ZVRl和保险管F1、F2在电路中起到电源过压保护和稳压的作用。通过将市电接入单元的各个组成元件进行上述布局方式进行布局，使得该单元能够占据最小的面积。
[0019]参照图2和图1，所述整流滤波单元300包括输入滤波电容CXl、共模电感L1、整流桥BDI和输出滤波电容(所述输出滤波电容包括相互并联在整流桥BDI输出端的Cl和C2);其中，所述输入滤波电容CXl布置于矩形板左上区域，并位于热敏电阻NTCl的上侧、且两端分别连接至热敏电阻NTCl的另一端和保险管F2的另一端;所述共模电感LI布置于输入滤波电容CXI的上侧，且连接在输入滤波电容CXl和整流桥BDI的输入端之间；所述整流桥BDI布置于共模电感LI的上侧;所述输出滤波电容布置于整流桥BDI的右侧，且并联在整流桥BDI的输出端(C2布置于Cl下侧)。这里，输入滤波电容CXl先对送进的交流信号进行交流滤波、再经共模电感LI过滤共模的电磁干扰信号，然后送入整流桥BDl进行交/直流的转换，再经输出成滤波电容进行直流滤波，以使得到的直流电压信号更加稳定，无干扰。
[0020]所述变压输出模块包括整流二极管D8、吸收保护电路、电容Cl1、电容Cl 2和滤波电感L2;其中，所述整流二极管D8布置于矩形板的右上角，所述吸收保护电路、电容C12、滤波电感L2、电容Cll按由上往下的顺序布置于整流二极管D8下侧，且整流二极管D8位于变压器Tl右上方，电容C 11和电容C12布置于变压器Tl的右侧，参见图1。所述吸收保护电路由R12、R19、C5构成，其作用是抑制反向峰值电压(浪涌电压)对整流二极管D8的影响，以保护二极管耐压不足不致引起可能的损坏。图1中的V+、V-为电源适配器的电压输出端。变压器Tl在副边绕组侧FL+、FL-输出的信号经过D8整流、C12/L2/C11滤波后输出一个较低的直流电压。
[0021]如图1所示并参照图2，所述开关电源控制单元500包括控制芯片Ul和控制芯片Ul的外围连接电路，所述外围连接电路包括取压电路、功率管电路和尖峰电压吸收电路；其中，所述尖峰电压吸收电路布置于矩形板中部，且处于输出滤波电容的的右下侧、变压器Tl的左侧;所述控制芯片U1、取压电路、功率管电路均位于尖峰电压吸收电路下侧，并位于变压器Tl左侧。
[0022]所述取压电路为相互串联的Rl和R2，控制芯片Ul的电源端VDD从整流滤波单元输出的直流电压中获取启动电压而工作(向电容ClO充电)。当其工作后，改由变压器Tl的原边绕组pin4-pin5产生的感应脉冲电压经R21限流、DlO整流后的直流电压为芯片VDD供电。所述尖峰电压吸收电路由R4、R5、R6、R7、C4、D5构成，当功率管截止瞬间，可通过尖峰电压吸收电路抑制变压器Pinl_pin3绕组产生的反向尖峰电压，保护功率管不被过高的尖峰电压击穿。由此可见，这里在变压器的原边绕组设置尖峰电压吸收电路是为了保护功率管不被损坏。所述功率管电路主要由MOS管QI构成，控制芯片UI的SENSE管脚(电流监测反馈输入弓I脚)经电阻R17接入到Ql的源极，以检测判断是否达到限流值，如图2所示。
[0023]参照图2，所述稳压反馈单元600包括光电耦合器U3和基准电压提供模块(U2构成)；其中，所述光电耦合器U3布置于矩形板的右下区域，并位于变压器Tl的下侧;所述基准电压提供模块布置于光电耦合器U3的右侧(见图1)。其中，所述光电耦合器U3的信号输入端分别与变压器单元的信号输出端V+和基准电压提供模块相连，以将所述变压器Tl电压的输出电压与基准电压提供模块提供的基准电压相比，并在光电耦合器U3的信号输出端输出不同信号反馈给控制芯片U1。由图2可得，光电耦合器U3的输出信号是反馈到Ul的FB管脚(反馈输入引脚)，其输入电平值与SENSE管脚(4脚)的电流侦测值共同确定控制PffM控制信号的占空比(即GATE管脚输出信号)。如果FB端的输入电压大于某个设定阈值电压，则内部保护电路会自动关断PWM输出。即，当变压器TI的输出电压V+因某种原因升高时，使得光电耦合器U3内的发光二极管发光增强，光敏三极管导通增强内阻减小，从而使得控制芯片Ul的反馈端FB电压升高，经控制芯片Ul内部电路处理后，使功率管Ql导通时间缩短，从而影响了变压器Tl的原边电压，经电磁耦合后，使副边的输出电压(V+点电压)下降至额定值，从而实现输出电压的稳定。其中，图2中Ul的RI管脚为内部振荡频率设定管脚，工作频率由电阻R3决定。
[0024]本实用新型所给出的电源适配器，通过在电路板上将各个单元进行分区布置，并对每个单元的内部布置也进行了相应设计，使得最终获得的电路板结构布局清晰，性能良好，且可使PCB面积更小，设计起散热结构来更加容易。
[0025]在本实用新型其中一种优选的实施例中，所述电源适配器的电压输出连接端布置于电路板的右下角。所述电路板100的四角均有圆弧过渡，以与所涉及的壳体相匹配。
[0026]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种用于医疗器械的电源适配器，其包括壳体和设置在壳体内的电路板，其特征在于，所述电路板为一块矩形板，并在其上设置有: 用于接入市电的市电接入单元，其布置在矩形板的左下区域，所述市电接入单元包括市电火、零线接口，保险管F1、保险管F2、压敏电阻ZVRl和热敏电阻NTCl，其中所述市电火、零线接口布置于矩形板的左下角，所述保险管Fl横向布置于市电火、零线接口的上侧且一端与火线接口连接，所述保险管F2竖向布置于市电火、零线接口的右侧且一端与零线接口连接，所述压敏电阻ZVRl横向布置于保险管Fl上侧，且两端分别与保险管Fl和保险管F2的另一端相连，所述热敏电阻NTCl横向布置于压敏电阻ZVRl的上侧，且一端连接至保险管F2的所述另一端； 用于将市电交流电信号转换成直流电信号，并对直流电信号滤波的整流滤波单元，其布置在矩形板的左上区域，所述整流滤波单元包括输入滤波电容CXl、共模电感L1、整流桥BDl和输出滤波电容，其中所述输入滤波电容CXl布置于矩形板左上区域、并位于热敏电阻NTCl的上侧，且两端分别连接至热敏电阻NTCl的另一端和保险管F2的另一端，所述共模电感LI布置于输入滤波电容CXl的上侧，且连接在输入滤波电容CXl和整流桥BDl的输入端之间，所述整流桥BDI布置于共模电感LI的上侧，所述输出滤波电容布置于整流桥BDI的右侧，且并联在整流桥BDI的输出端； 用于对滤波后的直流电信号进行变压处理以输出相应电压的变压器单元，其包括布置于矩形板中部的变压器Tl、和布置于矩形板右上区域的变压输出模块，所述变压输出模块连接在变压器Tl的副边绕组侧； 用于控制变压器单元输入电压的开关电源控制单元，其布置于矩形板中部区域、并位于变压器单元的左侧；以及 用于接收变压器单元输出电压并向开关电源控制单元进行电压反馈的稳压反馈单元，其布置于矩形板的右下区域。2.如权利要求1所述的用于医疗器械的电源适配器，其特征在于，所述变压输出模块包括整流二极管D8、吸收保护电路、电容Cl 1、电容Cl2和滤波电感L2;其中， 所述整流二极管D8布置于矩形板的右上角，所述吸收保护电路、电容C12、滤波电感L2、电容Cll按由上往下的顺序布置于整流二极管D8下侧，且整流二极管D8位于变压器Tl右上方，电容Cll和电容C12布置于变压器Tl的右侧。3.如权利要求2所述的用于医疗器械的电源适配器，其特征在于，所述开关电源控制单元包括控制芯片UI和控制芯片Ul的外围连接电路，所述外围连接电路包括取压电路、功率管电路和尖峰电压吸收电路;其中， 所述尖峰电压吸收电路布置于矩形板中部，且处于输出滤波电容的右下侧、变压器Tl的左侧;所述控制芯片U1、取压电路、功率管电路均位于尖峰电压吸收电路下侧，并位于变压器Tl左侧。4.如权利要求3所述的用于医疗器械的电源适配器，其特征在于，所述稳压反馈单元包括光电耦合器U3和基准电压提供模块;其中， 所述光电耦合器U3布置于矩形板的右下区域，并位于变压器Tl的下侧;所述基准电压提供模块布置于光电耦合器U3的右侧。5.如权利要求4所述的用于医疗器械的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器的电压输出连接端布置于电路板的右下角。
【文档编号】H02M3/335GK205584043SQ201620402446
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】王俊, 章兴建, 王科
【申请人】重庆灿源电子有限公司