呼吸机转换开关的设计与应用

摘要：从使用呼吸机病人角度出发，呼吸机在市电停电的情况下，呼吸机在一瞬间应该立即恢复供电，不然，对病人就有生命危险。呼吸机电源转换开关就是为解决这一问题而设计，此转换开关通过比较、延时自锁、延时驱动，控制呼吸机进行电源切换，提供给呼吸机正常的直流电源，保证呼吸机不间断地供电。
关键词：呼吸机；病人；电源切换；延时自锁

医用呼吸机通常使用24 V直流稳压电源，当交流电网掉电时，医用呼吸机无直流电源供给，从而造成呼吸机无法正常工作；而一般短延时的UPS电源在电网掉电时，最长提供给负载的电源，也只能保持30分钟左右，这对正在使用呼吸机的病人来说是远远不够的。而且一般的UPS电源价格较贵，病患家庭难以承受如此高昂的费用。为了解决这一问题，有必要设计一种应用于呼吸机的廉价、不间断电源。通过设计一种转换开关，当电网长时间掉电的情况下，自动转换为蓄电池供电，把蓄电池中的直流能量转换成一种能长时间不间断提供的直流稳压电源来供给呼吸机正常工作，从而达到以低廉的成本就能维持病人生命的目的。

1 总体设计
平时呼吸机由市电驱动工作，在交流电网断电时，比较器电路自动检测到断电直流压降，输出一个低电平信号，在设定的时间内，经过一级延时、自锁器、二级延时电路送给驱动器，驱动器执行开关转换动作，将呼吸机转为由电池组1供电；当电池组1长时间工作，电压降至预定值时，比较器电路检测到预定值压降，输出一个低电平信号，在设定的时间内，经过一级延时、自锁器、二级延时电路送给驱动器，驱动器执行开关转换动作，将呼吸机工作于电池1转为由电池组2供电；这样可以保证呼吸机在交流电网断电后有较长的工作时间。

这一工作方案总体设计由图1系统框图所示。它由比较器、一级延时、自锁器、二级延时、驱动器、呼吸机、市电以及电池组1和电池组2所组成。

2 元器件特性
2．1 LM339比较器
LM339由4组独立的精密电压比较器组成，具有低失调电压的特点。它特地为在较大的电压范围内单电源工作而设计，最大可在36 V直流下工作，但也可在双电源电压下工作，最大+18 V直流电源下工作。每一片LM339芯片内由4个比较器组成，每个比较器由一对同相输入端Q1和反相输入端Q4和一个输出端Q8组成；由图中可见，LM339输出是发射极接地NPN晶体管的集电极开路形式。集电极互连提供输出“或”功能。输出上拉电阻可连接任何电源电压，输出管吸入电流受有效驱动量和β的影响。达到最大限制电流(大约16 mA)，输出管要退出饱和，输出电压很快上升。