专利名称：一种专用储能电路的制作方法
技术领域：
本发明属于医疗电子仪器领域。
本发明的使用背景及目的本发明是一种专用储能电路，用于给二氧化碳激光心脏治疗仪的激光器主开关电源储存电能。
二氧化碳激光心脏治疗仪的治疗机理是在心电周期的R波和T波之间的安全时间之内，用功率强大的激光束(波长为10.6微米)在心脏的特定部位打出一个或多个通孔(如
图1所示)，以代替心脏架桥手术。可以极大地减轻病人的痛苦。
根据实验的结果，二氧化碳激光心脏治疗仪在输出强激光束时，至少需要五千瓦的电功率，按照市电电压220伏计算，大约需要二十五安的电流，而持续时间只有0.1秒左右。由于医院的电源线容量有限，内阻较大，这样短时间的强电流负载会造成电源电压短时间大幅下降和电源电压波形严重畸变。一方面，过大的电压下降可能造成治疗仪难以输出足够强的激光束，这样就不能在一个安全时间内打通一个孔，由于心脏在不停地搏动，到下一个安全时间激光束不可能和上一次打在同一位置上，这样不但没有把原来未打通的孔打通，反而又增加了一个没有打通的孔。如果延长激光束单次照射时间以至于超出安全时间之外，则会造成心脏痉挛，危及病人生命。因此过大的电源电压下降可能造成病人在已经开胸的情况下无法进行治疗。另一方面，电源电压短时间突然下降还可能干扰同一手术室和同一医院的其他医疗仪器设备，可能造成别的医疗事故。
因此，二氧化碳激光心脏治疗仪输出强激光束时所造成的电源电压短时间大幅下降和电源电压波形严重畸变是阻碍该种治疗仪推广应用的一大问题。本发明的目的就是为了解决这一问题。
本发明的基本原理在二氧化碳激光心脏治疗仪内，220V交流电源输入分别给治疗仪的各部分供电，其中激光器主开关电源耗电最多，在治疗仪输出强激光束时的电源电压下降和波形畸变也都是由它引起的。激光器主开关电源的原理示意图如图2所示220V交流输入先被整流滤波，得到大约300V的直流电压给DC--DC变换器供电，由DC--DC变换器将此直流电压转换成高压后供给激光器。因此，激光器主开光电源也可以用300V左右的直流电压直接供电。本发明就是根据激光器主开关电源的这一特点对其进行供电。本发明和二氧化碳激光心脏治疗仪的电连接如图3所示，激光器主开关电源直接和本发明并联，由本发明供电；治疗仪的其他部分因用电较少由220V交流电源直接供电。在二氧化碳激光心脏治疗仪输出强激光束之前，由充电电路用较小的电流先对本发明进行充电，将本发明充到所需的电压(大约300V；由于在不输出强激光束时激光器主开关电源耗电很少，它的并联不影响充电电路对本发明的充电)。在二氧化碳激光心脏治疗仪输出强激光束时，其内部的激光器主开关电源所需的电能由本发明供给，而不是由交流电源直接供给。在二氧化碳激光心脏治疗仪不输出强激光束时，充电电路再对本发明进行充电，以补充因输出上一个强激光束而消耗的电能，为输出下一个强激光束作准备。
这样就把二氧化碳激光心脏治疗仪所需的短时间大电流供电变成长时间小电流供电。因此，不论二氧化碳激光心脏治疗仪输出强激光束时，还是不输出强激光束时，都只需电网提供较小的电流。这样就消除了输出强激光束时造成的电源电压短时间大幅下将和电源电压波形严重畸变。
本发明用电容器作储能元件。为了二氧化碳激光心脏治疗仪能够输出足够强的激光束，本发明必须能够储存足够多的电能，因此总电容量很大。如果用一个或几个容量很大的电容直接并联在一起，则一旦有某一个电容漏电击穿，所储存的全部电能都将在这一点上释放，势必形成爆炸，发出巨大的响声，而且这种情况一旦发生，整个储能电路都被破坏，造成手术无法进行。
因此，本发明由许多个(可以多至上百个)储能单元并联组成；每个储能单元中都含有一个储能电容器组和一个隔离元件；每个电容器组的电容量较小。当某个电容器组中的储能电容漏电击穿时，隔离元件自动把这一电容器组与整个电路隔开。以下是详细说明。
每个储能单元由一个储能电容器组和一个隔离元件串联组成，隔离元件两端可以并联一个由电组R1和发光二极管D1组成的故障指示电路。隔离元件可以接在储能电容器组的正极(如图4(1)所示)；也可以接在储能电容器组的负极(如图4(2)所示)。图4(1)和图4(2)中，C代表储能电容器组。储能电容器组可以由单个电容器组成，也可以由多个电容器及均压电阻串联组成。图5所示的电路是由两个电容器及均压电阻串联组成的储能电容器组。隔离元件采用保险管BX或电阻RX。隔离元件采用保险管BX时，储能单元电路如图6所示。隔离元件采用电阻RX时，储能单元电路如图7所示。RX两端还可以并联一个旁路二极管DX。DX的阳极接在储能电容器组C的正极(如图8(1)所示)；或DX的阴极接储能电容器组C的负极(如图8(2)所示)。图7所示的储能单元电路，在放电时，即二氧化碳激光心脏治疗仪输出强激光束时，RX上有一定的电压降，因此会引起输出电压有一定下降。图8所示电路中的旁路二极管DX在储能电容放电时导通，起到消除放电时RX引起电压下降的作用。RX可以选用保险电阻或普通电阻。
这里给出本发明的三种可行电路，分别如图9、图10、图11所示。
图9如果某个储能单元中的电容漏电击穿，造成短路，与其相连的保险管(或保险丝)BX将立即烧断，把这一已经损坏的储能单元与整个电路断开，与该保险管并联的故障指示电路中的发光二极管发光报警。这样，只是本组电容储存的很少的电能在击穿点释放，避免了所有的储存能量都在击穿点释放形成爆炸。此外，本发明整个电路由很多个储能单元组成，因而少一两个储能单元并不会对本发明整个电路的总储能量造成明显影响。这样，二氧化碳激光心脏治疗仪不会因为个别储能电容的损坏而无法工作，以免因手术中途停止给病人造成意外的伤害。同时，各个故障指示发光二极管可以告知医生仪器已有故障。在完成这一例手术之后要立即对仪器进行检修，以确保下一例手术的安全。
图10由于RX在储能电容放电时会引起一定的电压降，因此RX的阻值要尽可能取得小，比如只有几欧姆甚至更小。因此，如果某一个储能单元中的电容漏电击穿，造成短路，由于与其串联的电阻RX阻值很小，在RX上流过的电流很大，产生大量的热，使RX迅速烧断。其结果和前述的图9所示电路的结果完全相同。
图11如果RX的阻值选得很小，在某一个储能单元中的电容漏电击穿时造成的结果和前述的图10所示电路的结果完全相同。由于旁路二极管DX的存在，RX的阻值可以取得较大。如果RX的阻值很大，以致在与其串联的电容漏电击穿时，流过RX的电流很小，不足以烧断RX；然而正因流过RX的电流很小，RX没有烧断并不影响本发明其他部分的正常工作；而与RX并联的故障指示电路中的发光二极管仍发光告警。在正常工作情况下，充电时，充电电流从RX流过，如果RX较大，充电电流也较大时，RX上的电压降就比较大，可能造成故障指示发光二极管误报警。因此当RX阻值取得较大时，应当限制充电电流不使其太大，或者不接故障指示电路。而在放电时，由于二极管DX的旁路作用，RX的阻值取得大或小都不影响储能电容的正常放电。
在具体实施本发明时，如果认为发光二极管太多，可以让两个或两个以上的储能单元共用一个发光二极管，如图12所示。共用发光二极管的各储能单元中只要有一个储能电容器组损坏，共用的发光二极管就发光报警。
发明人曾经制造的一台本发明样机，采用105个储能单元，储能电容器组采用如图5所示的电路，其中电容选用250伏/2200微法的电解电容器，每七个储能单元共用一个故障指示发光二极管。取得了很好的效果。
特殊接法二氧化碳激光心脏治疗仪可能有两种结构一种是用单个大功率激光器输出强激光束。第二种结构是用多个功率较小的激光器，把各个激光器输出的激光会聚成一束，得到强激光束输出。在二氧化碳激光心脏治疗仪采用第二种结构时，其内部每一个激光器都有一个开关电源，因此在二氧化碳激光心脏治疗仪内部就有多个激光器开关电源。在这种情况下，在实施本发明时有两种接法一般接法，把二氧化碳激光心脏治疗仪内的多个激光器电源的交流输入端直接并联，然后与本发明并联。把这些激光器开关电源中的每一个看成是一个总的激光器主开关电源的一部分。
特殊接法，把本发明分成多个部分，把每个部分接在二氧化碳激光心脏治疗仪中各个激光器开关电源的整流滤波电路之后，DC--DC变换器之前，如图13所示。图13中，P1、P2、……Pn都是本发明分成的各个部分。如二氧化碳激光心脏治疗仪内部共有七个激光器电源，本发明由105个储能单元并联组成，则可以把本发明分成七个部分，每个部分由15个储能单元并联组成；把这七个部分接在各个激光器开关电源的整流滤波电路之后，DC--DC变换器之前。
权利要求
1.一种专用储能电路，由多个储能单元并联组成。每个储能单元由一个储能电容器组和一个隔离元件串联组成。隔离元件两端可以并联由一个电阻和一个发光二极管组成的故障指示电路。几个储能单元可以共用一个故障指示发光二极管。
2.权利要求一所述的储能电容器组，由一个电容器组成；或由多个电容器及均压电阻串联组成。
3.权利要求一所述的隔离元件，采用保险管或电阻。隔离元件采用电阻时，该电阻两端可以并联一个旁路二极管。
全文摘要
一种专用储能电路,给二氧化碳激光心脏治疗仪中的激光器主开关电源储存能量,由多个储能单元并联组成,每个储能单元内含一个储能电容器组和一个隔离元件。隔离元件采用保险管或电阻。储能电容器组由一个电容器组成;或由多个电容器及均压电阻串联组成。
文档编号A61N1/32GK1193538SQ9710087
公开日1998年9月23日 申请日期1997年3月17日 优先权日1997年3月17日
发明者黄新营 申请人:黄新营