一、醫(yī)用控溫毯的實(shí)用意義
在臨床環(huán)境下，物理升降溫的治療方法非常常見。物理降溫可用于亞低溫治療法，腦組織受損的患者可依賴亞低溫治療（28~35℃）使腦部在血氧不足的情況下有更高的耐受度；物理升溫可用于手術(shù)或康復(fù)治療，防止術(shù)后并發(fā)癥或全身麻醉時(shí)間過長而出現(xiàn)的體溫過低情況。
傳統(tǒng)物理升降溫常常采用冰袋冷敷、擦拭酒精、電熱毯加熱、熱水袋熱敷等手段來保持患者正常體溫，但都難以控制溫度，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又存在漏電或過度加熱致燙傷等風(fēng)險(xiǎn)，而醫(yī)用控溫毯的存在大大降低了醫(yī)護(hù)工作者的工作難度。它通過控制設(shè)備內(nèi)循環(huán)液體的溫度，從而調(diào)控人體溫度，達(dá)到恢復(fù)正常體溫的目的。
與國外醫(yī)療環(huán)境條件相比，國內(nèi)醫(yī)用控溫產(chǎn)品的發(fā)展起步相對較晚，所以國產(chǎn)醫(yī)用控溫毯和國外同類型產(chǎn)品相比仍存在一定差距，主要體現(xiàn)在安全可靠性能、控溫精度及UI操作界面等方面。
二、醫(yī)用控溫毯控溫原理
市面上大部分醫(yī)用控溫毯依賴于壓縮機(jī)制冷和加熱管實(shí)現(xiàn)升降溫，但其缺點(diǎn)是不夠綠色環(huán)保、成本高、所占空間體積大、噪音困擾及安全隱患大等。2015年 Zhang Guijie設(shè)計(jì)了一款通過半導(dǎo)體制冷器（Thermo Electric Cooler),TEC）來作為升降溫模塊的醫(yī)用控溫毯控制系統(tǒng)，對傳統(tǒng)醫(yī)用控溫毯的缺點(diǎn)進(jìn)行改善。
TEC是利用帕爾貼效應(yīng)，通過在半導(dǎo)體組成的PN結(jié)兩端施加DC電流，將電能轉(zhuǎn)化為熱能來發(fā)熱的。如圖所示，在冷端，電流從N型半導(dǎo)體到P型半導(dǎo)體時(shí)會(huì)吸熱；而在熱端，電流則在從P型半導(dǎo)體流向N型半導(dǎo)體時(shí)放熱。電源正負(fù)極對調(diào)時(shí)，冷熱端也要對調(diào)。
【半導(dǎo)體控溫原理圖】
三、主控系統(tǒng)電路主要元件選擇
【控制系統(tǒng)總體方案】
控制系統(tǒng)分為兩部分，一是主控系統(tǒng)電路，二是驅(qū)動(dòng)電路。下面是主控系統(tǒng)電路中主要元件的選擇。
- l TEC半導(dǎo)體制冷器FL-200W-24HC，V=24V，I=12.5A
- l 中央處理器 STM32F103VET6
- l 數(shù)字隔離器 ADuM1201 /ADuM1200/ADuM1300
- l 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20
- l 高精度人體溫度傳感器 ADT7320
- l 數(shù)字控制模擬電子開關(guān)芯片 CD4051
- l 線性電流傳感器 ACS712-20A
- l 信號(hào)放大器 OP07
- l 非接觸式讀寫卡芯片 MFRC522
- l 存儲(chǔ)芯片 AT24C04
- l 隔離開關(guān)電源 NES-15-12
- l 三端穩(wěn)定器 LM78L05/AMS1117-3.3
- l 反向電荷泵芯片 MAX660
- l 隔離DC-DC電源模塊 VRB1205YMD-6WR2/B0505D-1WR2
四、驅(qū)動(dòng)電路總體結(jié)構(gòu)
驅(qū)動(dòng)電路主要由H橋模塊電路和繼電器模塊電路構(gòu)成。
1. H橋模塊電路：將電源24V電壓轉(zhuǎn)化為可調(diào)的輸出電壓傳遞給繼電器模塊，并為隔離端供電，輸出電流給主控系統(tǒng)。
2. 繼電器模塊：將接受的信號(hào)實(shí)現(xiàn)成相應(yīng)的動(dòng)作，達(dá)到H橋模塊電路和半導(dǎo)體制冷器之間的通斷效果，對TEC進(jìn)行雙重保護(hù)，提高工作安全性。
【控制輸入總體結(jié)構(gòu)】
五、H橋模塊驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
H橋模塊電路主要由H橋驅(qū)動(dòng)電路、濾波電路、以及其他電路這三個(gè)部分構(gòu)成。其中，H橋驅(qū)動(dòng)電路是整個(gè)模塊的核心。
【H橋驅(qū)動(dòng)電路】
六、H橋驅(qū)動(dòng)電路中MOS管的選擇
H橋驅(qū)動(dòng)電路中的功率MOS管可采用VBsemi臺(tái)灣微碧品牌的VBE1606，具有6.3mΩ極低的導(dǎo)通電阻，Vds=60V，可耐受175℃的運(yùn)行溫度，Id=97A(TC=25℃)，參數(shù)完全可以滿足驅(qū)動(dòng)本電路中使用的TEC的需求條件。
可供選擇的VBsemi微碧MOS管型號(hào)
①VBE1606
②VBL1606
③VBNCB1603
④VBN1603
⑤VBM1606
【可供選擇的VBsemi微碧MOS管型號(hào)】
七、微碧半導(dǎo)體MOS管封裝及應(yīng)用
微碧半導(dǎo)體企業(yè)主要產(chǎn)品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封裝產(chǎn)線。
微碧部分MOS管產(chǎn)品封裝
廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼、安防設(shè)備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設(shè)備、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通信、物聯(lián)網(wǎng)IoT、新能源、醫(yī)療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍(lán)牙耳機(jī)、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動(dòng)電源、手機(jī)電池（鋰電池保護(hù)板）、LED電源等產(chǎn)品。微碧半導(dǎo)體有限公司以飽滿的激情，拼搏務(wù)實(shí)的干勁，不斷創(chuàng)新進(jìn)取，致力于為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)橋梁。
八、參考文獻(xiàn)
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