[發明專利]一種醫療電源用電荷泵系統及其操作方法

在審

• 申請號: 202011374223.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112510995A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉曉燕;蘇珊娜
• 申請（專利權）人: 馬梅伍
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種醫療電源用電荷泵系統及其操作方法，包括：電荷泵電路，包括多個開關和至少一個電容器，其中電荷泵電路的輸入耦合到電源輸入節點，并且具有用于產生驅動電壓的輸出；電荷泵控制器，其控制多個開關以控制至少一個電容器的耦合，以將驅動電壓增加到提供給電源輸入節點的電源電壓以上；和限流電路，其允許通過電荷泵電路的電流在正常模式期間達到最大電流水平，并且將通過電荷泵電路的電流限制為小于電流限制模式期間的最大電流水平的受限電流水平。

技術領域

本發明涉及電子電荷泵技術領域，特別涉及一種電荷泵系統及其操作方法。

背景技術

醫療設備通常需要多個電壓值的供電，以供設備中不同額定電壓的部分來使用，這樣就要求其配對的醫療電源具備多路輸出，并且在使用過程中，對供電穩定性要求也較高，不能出現供電不穩定的情況。為滿足上述的要求，目前的醫療電源都會設計有相應的保護電路，以在供電不穩定的時候進行相應的應急處理。目前市面上大部分的醫療電源，均通過一待機芯片實現開關功能，且通常會針對每一路電壓輸出外接單獨的保護單元來進行相應的保護，這樣一來，保護單元至僅針對所對應的輸出電壓，應用于多路輸出的醫療電源，則使得產品整體成本偏高，且在電源某一路輸出不穩定，如欠壓或過壓時，僅斷開該路輸出，而對其他路的輸出供電沒有影響，這樣會使得醫療設備在某部分的裝置停止工作的同時，其他部分仍繼續工作，在某些情況下，就會產生危險。并且醫療設備的電子電路可以被配置為在相對低的電壓電平下操作以節省功率。包括IoT設備等的設備可以包括諸如顯示器的更高電壓的設備。例如，液晶顯示器(LCD)可以在比提供給設備的電子電路的電源電壓更高的電壓電平下操作。為了驅動包括顯示器的更高電壓的裝置，可以包括電荷泵以增加電源電壓的電壓電平。可以使用開關電容器電路來實現電荷泵，該電容器電路在預充電階段和電荷泵階段之間切換以在連續的開關周期上倍增電壓。然而，電荷泵的開關電容裝置的操作傾向于產生大電流尖峰，該大電流尖峰通過具有寄生電感的導體來驅動。流過寄生電感的較高電流會產生電磁場，可能會干擾周圍的電路。

發明內容

本發明公開了一種醫療電源用電荷泵系統，包括：

電荷泵電路，包括多個開關和至少一個電容器，其中電荷泵電路的輸入耦合到電源輸入節點，并且具有用于產生驅動電壓的輸出；

電荷泵控制器，其控制多個開關以控制至少一個電容器的耦合，以將驅動電壓增加到提供給電源輸入節點的電源電壓以上；和

限流電路，其允許通過電荷泵電路的電流在正常模式期間達到最大電流水平，并且將通過電荷泵電路的電流限制為小于電流限制模式期間的最大電流水平的受限電流水平。

所述的電荷泵系統，還包括：

耦合在電荷泵電路的輸出和電源參考節點之間的去耦電容器；和

電阻耦合在電荷泵電路的輸出和產生驅動電壓的驅動節點之間。

所述的電荷泵系統，其中，所述電流限制電路耦合在所述電源輸入節點與所述電荷泵電路的輸入之間，并且其中，在所述電流限制模式期間啟用所述電流限制電路以限制來自所述電源的電流輸入節點達到受限電流水平。

所述的電荷泵系統，其中，所述電流限制電路耦合到所述電荷泵控制器，并且其中，所述電流限制電路在所述電流限制模式期間可操作以限制所述電荷泵控制器的驅動能力。

所述的電荷泵系統，其中：

電荷泵電路包括：

第一開關，在預充電階段將所述至少一個電容器的頂端耦合到所述電源輸入節點；和

第二開關，在泵浦階段將至少一個電容器的底端耦合到電源輸入節點；

其中，電荷泵控制器包括：

第一驅動器，其控制所述第一開關，其中，所述第一驅動器包括耦接在所述驅動電壓和柵極節點之間的源極端子；和