一、醫用控溫毯的實用意義

在臨床環境下，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或康復治療，防止術后并發癥或全身麻醉時間過長而出現的體溫過低情況。

傳統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，且費時費力，又存在漏電或過度加熱致燙傷等風險，而醫用控溫毯的存在大大降低了醫護工作者的工作難度。它通過控制設備內循環液體的溫度，從而調控人體溫度，達到恢復正常體溫的目的。

與國外醫療環境條件相比，國內醫用控溫產品的發展起步相對較晚，所以國產醫用控溫毯和國外同類型產品相比仍存在一定差距，主要體現在安全可靠性能、控溫精度及UI操作界面等方面。

二、醫用控溫毯控溫原理

市面上大部分醫用控溫毯依賴于壓縮機制冷和加熱管實現升降溫，但其缺點是不夠綠色環保、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設計了一款通過半導體制冷器（Thermo Electric Cooler),TEC）來作為升降溫模塊的醫用控溫毯控制系統，對傳統醫用控溫毯的缺點進行改善。

TEC是利用帕爾貼效應，通過在半導體組成的PN結兩端施加DC電流，將電能轉化為熱能來發熱的。如圖所示，在冷端，電流從N型半導體到P型半導體時會吸熱；而在熱端，電流則在從P型半導體流向N型半導體時放熱。電源正負極對調時，冷熱端也要對調。

【半導體控溫原理圖】

三、主控系統電路主要元件選擇

【控制系統總體方案】

控制系統分為兩部分，一是主控系統電路，二是驅動電路。下面是主控系統電路中主要元件的選擇。

• l TEC半導體制冷器FL-200W-24HC，V=24V，I=12.5A
• l 中央處理器 STM32F103VET6
• l 數字隔離器 ADuM1201 /ADuM1200/ADuM1300
• l 數字溫度傳感器 DS18B20
• l 高精度人體溫度傳感器 ADT7320
• l 數字控制模擬電子開關芯片 CD4051
• l 線性電流傳感器 ACS712-20A
• l 信號放大器 OP07
• l 非接觸式讀寫卡芯片 MFRC522
• l 存儲芯片 AT24C04
• l 隔離開關電源 NES-15-12
• l 三端穩定器 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、驅動電路總體結構

驅動電路主要由H橋模塊電路和繼電器模塊電路構成。

1. H橋模塊電路：將電源24V電壓轉化為可調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。

2. 繼電器模塊：將接受的信號實現成相應的動作，達到H橋模塊電路和半導體制冷器之間的通斷效果，對TEC進行雙重保護，提高工作安全性。

【控制輸入總體結構】

五、H橋模塊驅動電路設計

H橋模塊電路主要由H橋驅動電路、濾波電路、以及其他電路這三個部分構成。其中，H橋驅動電路是整個模塊的核心。

【H橋驅動電路】

六、H橋驅動電路中MOS管的選擇

H橋驅動電路中的功率MOS管可采用VBsemi臺灣微碧品牌的VBE1606，具有6.3mΩ極低的導通電阻，Vds=60V，可耐受175℃的運行溫度，Id=97A(TC=25℃)，參數完全可以滿足驅動本電路中使用的TEC的需求條件。

可供選擇的VBsemi微碧MOS管型號

①VBE1606

②VBL1606

③VBNCB1603

④VBN1603

⑤VBM1606

【可供選擇的VBsemi微碧MOS管型號】

七、微碧半導體MOS管封裝及應用

微碧半導體企業主要產品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封裝產線。

微碧部分MOS管產品封裝

廣泛應用于3C數碼、安防設備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設備、汽車電子、網絡通信、物聯網IoT、新能源、醫療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機電池（鋰電池保護板）、LED電源等產品。微碧半導體有限公司以飽滿的激情，拼搏務實的干勁，不斷創新進取，致力于為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優質的服務橋梁。

八、參考文獻

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