[发明专利]一种专用储能电路

说明书

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。