可嵌入心電震發(fā)生器的電擊系統(tǒng)的開發(fā)
出處:電子產(chǎn)品世界 發(fā)布于:2011-06-23 22:01:03
可嵌入心電震發(fā)生器(Implantable Carpoerter Defibrillators-ICD)已通用幾年了,它在世界衛(wèi)生組織和各成員國的關(guān)注和支持下得以不斷的補充、完善,并成為國際公認(rèn)的衛(wèi)生信息標(biāo)準(zhǔn)分類。經(jīng)26個國家的代表共同修訂,通過了一個包括179組死因的詳細(xì)分類和一個包含35組死因的簡略分類,這是國際疾病分類(ICD)的個版本。此后,每隔10年左右,由法國政府和世界衛(wèi)生組織先后主持了10次對ICD的國家修訂會議,以補充和完善ICD的內(nèi)容。
用電荷泵產(chǎn)生高電壓并把它存儲存一個大電容器上。通常,電擊(脈沖)通過一個2相脈沖傳送到心臟。圖1示出2相電震發(fā)生器系統(tǒng)和產(chǎn)生所需雙相脈沖的高壓橋的原理框圖。此應(yīng)用由兩個相同的半橋組成,每個半橋有兩個開關(guān),一個連接地、一個連接高電壓。隔離柵雙極晶體管(IGBT)常用做開關(guān)元件,因為IGBT具有的導(dǎo)通電阻及硅面積。高端IGBT需要一個柵極電壓,此電壓比開關(guān)電壓高10~15V。通常用一個變壓器進(jìn)行高壓控制器和開關(guān)之間的電平變換。圖2示出一個橋所需元件的原理框圖。


采用變壓器有明顯的缺點:
1.分選來自不同廠家的分立元件,使制造變復(fù)雜并增加成本。
2.變壓器體積大而且在生產(chǎn)中難以控制,這導(dǎo)致可靠性降低。
MED427 高電壓半橋
Microsemi公司開發(fā)了一款高電壓半橋模件(見圖3),用于甚低功率、低電壓應(yīng)用,在這些應(yīng)用中空間大小和靜態(tài)電流是主要的關(guān)心點。這種模件為低速和低占空因數(shù)高電壓開關(guān)應(yīng)提供了一種完整的解決方案。

特性
高電壓半橋模件的主要特性有:
·低電壓接口;可直接從CMOS電平控制器芯片(邏輯電平輸入)控制該橋。
·完全集成了半橋所需的所有元件。
·BGA(球式柵格陣列)MCM(多芯片模件)封裝的小尺寸。
·甚低的靜態(tài)電流(50nA典型值)

技術(shù)
·為了達(dá)到可能的尺寸和靜態(tài)電流,Microsemi開發(fā)出一些新的關(guān)鍵技術(shù):
·低柵極電荷IGBT。低柵極電荷使得可用較小值的隔離/電荷變換電容器。
工作原理
HI_NE引腳使能LC1中的高頻振蕩器。此振蕩器輸出經(jīng)電平變換到IGBT柵驅(qū)動電壓(VDD)并驅(qū)動隔離和電荷轉(zhuǎn)換電容器。電容器的另一端連接到IC2,在IC2中對時鐘信號整流以產(chǎn)生柵發(fā)射極電壓。IC2也有一個開關(guān),當(dāng)沒有時鐘信號時此開關(guān)使IGBT柵極到發(fā)射極短路(見圖4)。圖5的仿真的結(jié)果示出所得到的半橋輸出,IGBT柵-發(fā)射極電壓和到IC2的時鐘輸入的結(jié)果。

結(jié)語
大量研究表明,ICD植入要較藥物治療有效得多。ICD的外觀與起搏器類似,植入的部位也基本相同,但I(xiàn)CD要較常規(guī)的起搏器大。通常,ICD只有一條電極導(dǎo)線(植入右心室)。ICD可以隨時檢測出并判斷患者所發(fā)生的嚴(yán)重室性心律失常的類型并給予不同的處理,從而達(dá)到終止心律失常、挽救患者生命的目的。這項目的研究就是為了更加快捷和安全的去挽救病人的生命,醫(yī)學(xué)在科技的帶領(lǐng)下更加安全。
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