本發(fā)明涉及一種包括梯形橋式電路的除纖顫器，更具體地，涉及一種通過采用將與H橋電路相比具有改善的防過壓充電功能或防電擊功能的梯形橋式電路來構成輸出電路的除纖顫器。

背景技術：

一般而言，H橋電路為可使電壓在某個方向施加到負載的電路。這些電路常常用于機器人、除纖顫器及DC馬達可在順向和逆向上動作的各種應用中。

大部分的DC/AC轉換器、AC/AC轉換器、DC/DC推挽式轉換器、馬達控制器或許多其他類型的功率電路使用H橋電路。

隨著電路變得更為先進和復雜，迫切需要與現(xiàn)有H橋電路相比能夠更安全地處理高電壓的電路。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

(專利文獻1)KR100948671B1

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種包括與H橋電路相比高電壓下穩(wěn)定性好的梯形橋式電路的除纖顫器。

為了解決如上所述的技術問題，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器可以包括：高壓電容器，通過電池的功率進行充電；梯形橋式電路，與所述高壓電容器的一端連接；及控制單元，對構成所述梯形橋式電路的開關元件的接通/斷開(on/off)進行控制，其中，所述梯形橋式電路的一端可以與所述高壓電容器的一端相連，且所述梯形橋式電路可以包括相互并聯(lián)的第一電路單元和第二電路單元，以及與所述第一電路單元和第二電路單元的另一端串聯(lián)的第三電路單元，所述第一電路單元可以包括一端與所述高壓電容器連接的第一開關元件及與所述第一開關元件的另一端串聯(lián)的第二開關元件，所述第二電路單元可以包括一端與所述高壓電容器連接的第三開關元件及與所述第三開關元件的另一端串聯(lián)的第四開關元件，所述第三電路單元的一端可以與所述第一電路單元及第二電路單元的另一端連接，且所述第三電路單元可以包括相互并聯(lián)的第五開關元件和第六開關元件。

所述梯形橋式電路還包括：第一負載單元，連接于所述第二開關元件與第五開關元件之間；及第二負載單元，連接于所述第四開關元件與第六開關元件之間，且當負載連接時，則所述第一負載單元與所述第二負載單元電連接。

所述梯形橋式電路還包括第四電路單元，所述第四電路單元包括與所述第五開關元件串聯(lián)的第七開關元件，及與所述第六開關元件串聯(lián)的第八開關元件，且所述第七開關元件與所述第八開關元件并聯(lián)，所述第三電路單元與所述第四電路單元串聯(lián)。

所述控制單元可以控制所述第一開關元件、第三開關元件、第七開關元件及第八開關元件一直維持接通(on)狀態(tài)。

當所述第一開關元件和第三開關元件中的任一個開關元件發(fā)生故障時，所述控制單元可以使剩下的另一個開關元件接通(on)，在第一周期可以使所述第二開關元件接通(on)且使第四開關元件斷開(off)，在第二周期可以使所述第二開關元件斷開(off)且使第四開關元件接通(on)。

當所述第七開關元件及第八開關元件中的任一個開關元件發(fā)生故障時，所述控制單元可以使剩下的另一個開關元件接通(on)。

當所述第一開關元件、第四開關元件及第五開關元件處于接通(on)狀態(tài)，且第二開關元件、第三開關元件及第六開關元件處于斷開(off)狀態(tài)時，電流從所述第二負載單元流動到第一負載單元。

當所述第二開關元件、第三開關元件及第六開關元件處于接通(on)狀態(tài)，且第一開關元件、第四開關元件及第五開關元件處于斷開(off)狀態(tài)時，電流從所述第一負載單元流動到第二負載單元。

根據(jù)如上所述的本發(fā)明的構成，具有如下效果：可以提供與H橋電路相比能夠利用更多各種途徑轉換電流方向的梯形橋式電路。

即，由于高電壓輸出電路而構成H橋電路的開關元件會發(fā)生故障，因此，通過構成補充電路且控制開關元件的接通/斷開(on/off)來使得當任一個開關元件發(fā)生故障時電流通過其他途徑流動，從而能夠穩(wěn)定地驅動輸出電路。

并且，通過控制開關元件中的一部分一直維持接通(on)狀態(tài)來能夠通過多個途徑分散浪涌電壓，從而，可以降低開關元件發(fā)生故障的概率。

另外，如果根據(jù)本發(fā)明的梯形橋式電路用于除纖顫器，就可以向不同方向轉換高電壓，以免高電壓傳遞到人體。

附圖說明

圖1為示出構成根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器的梯形橋式電路的一個例子的電路圖。

圖2為示出構成根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器的組件的框圖。

圖3a、圖3b、圖4a及圖4b為示意性地示出構成根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器的梯形橋式電路的電流流動的附圖。

附圖標記說明

1:第一開關元件

2:第二開關元件

3:第三開關元件

4:第四開關元件

5:第五開關元件

6:第六開關元件

7:第七開關元件

8:第八開關元件

10:第一電路單元

20:第二電路單元

30:第三電路單元

40:第四電路單元

50:高壓電容器

100:梯形橋式電路

110:高電壓產生單元

120:控制單元

具體實施方式

對于本說明書或本申請中所公開的本發(fā)明的各實施例的具體結構說明或具體功能說明僅是為了解釋根據(jù)發(fā)明的各實施例的目的而提供的。因此，根據(jù)發(fā)明的各實施例可以以各種不同的形式而被實施，且不應被理解為受限于本說明書或本申請中所說明的各實施例。

根據(jù)本發(fā)明的實施例可進行多種變更，可具有多個形式，在附圖中例示特定實施例并在本說明書或申請中予以詳細說明。但是，這并非要將本發(fā)明限定于特定實施例，而應理解為包括本發(fā)明的思想及技術范圍所包含的所有變更、等同替換及替代物。

在本發(fā)明中，第一和/或第二等術語可用于說明各種組件，但所述組件并不限定于所述術語。所述術語只是用于區(qū)分某一組件與其他組件，例如，在不脫離根據(jù)本發(fā)明的概念的權利保護范圍內，第一組件可命名為第二組件，類似地，第二組件可命名為第一組件。

說明某種結構要素“連接于”另一結構要素時，既可理解為直接連接于另一結構要素，也可理解為中間存在另一結構要素。相反地，當說明某種結構要素“直接連接于”另一結構要”時，應理解為中間不存在另一結構要素。另一方面，說明結構要素之間的關系的其他術語，即“……之間”、“就在……之間”、“鄰接于……”及“直接鄰接于……”等也能夠以相同的方式理解。

在此使用的術語僅出于描述特定實施方式的目的，而并非在限定本發(fā)明。如在此所使用的，単數(shù)形式在也包括復數(shù)形式，除非上下文中另有清楚地指明。還應理解的是，當在此使用術語“包含(comprise)”、“包含(comprising)”，具有(have)”和/或“具有(having)”時，指明所述特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在，但是不排除ー個或多個其他特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或添加。

在未特別定義的情況下，在這里所使用的包括技術或科學術語在內的所有術語與由本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的意義具有相同的意義。通常所使用的與在詞典上定義的相同的術語應解釋為具有與相關技術的文脈上具有的意義一致的意義，在本申請中未明確定義的情況下，不解釋為理想化或過度形式化的意義。

以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，以詳細說明本發(fā)明。圖中，對相同的構成元件標注相同的符號。

圖1為示出構成根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器的梯形橋式電路的一個例子的電路圖，圖2為示出構成根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器的組件的框圖，圖3a、圖3b、圖4a及圖4b為示意性地示出構成根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器的梯形橋式電路的電流流動的附圖。

參照圖1及圖2，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的除纖顫器200可以包括高壓電容器50、梯形橋式電路100、高電壓產生單元110及控制單元120。

高壓電容器50通過在高電壓產生單元110所產生的高電壓被充電?？刂茊卧?20當需要沖擊時可以通過控制構成梯形橋式電路100的多個開關元件1至8的接通/斷開(on/off)來將充電到高壓電容器50的高電壓施加給第一負載單元9與第二負載單元9’之間的負載，例如，電極墊(圖中未示出)。

梯形橋式電路100可以與高壓電容器50的一端連接，且包括：第一電路單元10，具有第一開關元件1和第二開關元件2；第二電路單元20，具有第三開關元件3和第四開關元件4；第三電路單元30，具有第五開關元件5和第六開關元件6；以及第四電路單元40，具有第七開關元件7和第八開關元件8。

更具體而言，第一電路單元10與第二電路單元20并聯(lián)，在第一電路單元10中的第一開關元件1與第二開關元件2串聯(lián)，在第二電路單元20中的第三開關元件3與第四開關元件4串聯(lián)。

第一開關元件1和第三開關元件3的一端與高壓電容器50連接，第一開關元件1和第三開關元件3的另一端分別與第二開關元件2和第四開關元件4的一端串聯(lián)。

在第二開關元件2與第五開關元件5之間可以連接有第一負載單元9，第四開關元件4與第六開關元件6之間可以連接有第二負載單元9’。在第一負載單元9與第二負載單元9’之間可以連接有附著于人體的電極墊(圖中未示出)。即，當電極墊作為負載連接于第一負載單元9與第二負載單元9’之間時，則第一負載單元9與第二負載單元9’可以電連接。

第一電路單元10和第二電路單元20的一端與高壓電容器50連接，第一電路單元10和第二電路單元20的另一端與第三電路單元30的一端連接。更具體而言，第一電路單元10的另一端相當于第二開關元件2的另一端，且與第五開關元件5的一端連接，第二電路單元20的另一端相當于第四開關元件4的另一端，且與第六開關元件6的一端連接。

第三電路單元30的另一端與第四電路單元40的一端連接，更具體而言，第五開關元件5的另一端與第四電路單元40的第七開關元件7的一端串聯(lián)，第六開關元件6的另一端與第四電路單元40的第八開關元件8的一端串聯(lián)。第四電路單元40的一端相當于第七開關元件7的一端和第八開關元件8的一端。在此，第七開關元件7與第八開關元件8并聯(lián)，第三電路單元30與第四電路單元40串聯(lián)。

控制單元120可以判斷第一開關元件1、第三開關元件3、第七開關元件7及第八開關元件8是否發(fā)生故障，根據(jù)判斷結果可以僅使在第一開關元件1和第三開關元件3中未發(fā)生故障的開關元件維持接通(on)狀態(tài)，且進行控制僅使在第七開關元件7和第八開關元件8中未發(fā)生故障的開關元件維持接通(on)狀態(tài)。

并且，當所有開關元件都正常動作時，控制單元120可以控制所述第一開關元件1、第三開關元件3、第七開關元件7及第八開關元件8一直維持接通(on)狀態(tài)。

此時，控制單元120可以在第一相位僅控制在第二開關元件2和第四開關元件4中的任一個開關元件維持接通(on)狀態(tài)，且在第二相位僅控制另一個開關元件維持接通(on)狀態(tài)。并且，當所述第二開關元件2處于接通(on)狀態(tài)時，控制單元120可以使所述第六開關元件接通(on)，而當所述第四開關元件4處于接通(on)狀態(tài)時，控制單元120可以使所述第五開關元件5接通(on)。

當電流從高壓電容器50被輸入到梯形橋式電路100時，因為第一開關元件1和第三開關元件3一直維持接通(on)狀態(tài)，因此可以分散電流。從而，能夠降低在突然接通(turn-on)電源時會發(fā)生的浪涌電壓，由此可以防止開關元件發(fā)生故障。

圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的在第一相位的電流流動。即，圖中都形成有在第一相位的第一途徑和第二途徑。在第一相位，第一開關元件1和第三開關元件3都處于接通(on)狀態(tài)，因此從高壓電容器50輸入的電流同時經過第一開關元件1和第三開關元件3，但經過第一開關元件1的電流也經過第二開關元件2，而經過第三開關元件3的電流也經過第二開關元件2。

即，通過在第一相位也使第三開關元件3接通(on)來能夠防止由于當從高壓電容器50輸入的電流僅經過第一開關元件1時會發(fā)生的浪涌電壓而第一開關元件1發(fā)生故障的情況。

圖3b示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的在第二相位的電流流動。因為第一開關元件1和第三開關元件3在第二相位都處于接通(on)狀態(tài)，因此從高壓電容器50輸入的電流同時經過第一開關元件1和第三開關元件3，但經過第一開關元件1的電流也經過第四開關元件4，且經過第三開關元件3的電流也經過第四開關元件4。

即，通過在第二相位也使第一開關元件1接通(on)來能夠防止由于當從高壓電容器50輸入的電流僅經過第三開關元件3時會發(fā)生的浪涌電壓而第三開關元件3發(fā)生故障的情況。

圖4a為示出當?shù)谌_關元件3和第七開關元件7發(fā)生故障時，在第一相位和第二相位的電流流動的附圖，且圖4b為示出當?shù)谝婚_關元件1和第七開關元件7發(fā)生故障時在第一相位和第二相位的電流流動的附圖。

參照圖4a，當判斷第三開關元件3和第七開關元件7發(fā)生故障時，則控制單元120可以控制開關元件的接通/斷開(on/off)，使得在第一相位的電流途徑變?yōu)槿缦峦緩?01：第一開關元件1-第二開關元件2-第一負載單元9-第二負載單元9’-第六開關元件6-第八開關元件8。

并且，控制單元120可以控制開關元件的接通/斷開(on/off)，使得在第二相位的電流途徑變?yōu)槿缦峦緩?02：第一開關元件1-第四開關元件4-第二負載單元9’-第一負載單元9-第五開關元件5-第八開關元件8。

參照圖4b，當判斷第一開關元件1和第七開關元件7發(fā)生故障時，則控制單元120可以控制開關元件的接通/斷開(on/off)，使得在第一相位的電流途徑變?yōu)槿缦峦緩剑旱谌_關元件3-第二開關元件2-第一負載單元9-第二負載單元9’-第六開關元件6-第八開關元件8。

而且，控制單元120可以控制開關元件的接通/斷開(on/off)，使得在第二相位的電流途徑變?yōu)槿缦峦緩剑旱谌_關元件3-第四開關元件4-第二負載單元9’-第一負載單元9-第五開關元件5-第八開關元件8。

并且，當判斷第一開關元件1和第八開關元件8發(fā)生故障時，則控制單元120可以控制開關元件的接通/斷開(on/off)，使得在第一相位的電流途徑變?yōu)槿缦峦緩剑旱谌_關元件3-第二開關元件2-第一負載單元9-第二負載單元9’-第六開關元件6-第七開關元件7。

另外，控制單元120可以控制開關元件的接通/斷開(on/off)，使得在第二相位的電流途徑變?yōu)槿缦峦緩剑旱谌_關元件3-第四開關元件4-第二負載單元9’-第一負載單元9-第五開關元件5-第七開關元件7。

即，在第一開關元件1和第三開關元件3中的一個開關元件且在第七開關元件7和第八開關元件8中的一個開關元件發(fā)生故障的情況下也都形成在第一相位的電流途徑和在第二相位的電流途徑，從而能夠確保除纖顫器的可靠性。

本文中，開關元件是指用于轉換高電流、高電壓的元件，其例子可包括可控硅整流器(SCR)、絕緣柵晶體管(IGBT)、BIMOSFET等。高電壓產生單元110與電池連接而被供應電源，其例子可包括從控制單元120接受PWM控制信號而動作的變壓器和緩沖電路等?？刂茊卧?20的例子可包括監(jiān)控處理器、子處理器及主處理器等多個處理器，且子處理器和監(jiān)控處理器可以與主處理器進行UART通信。監(jiān)控處理器可以監(jiān)控電池、紐扣、LED狀態(tài)等而傳遞給主處理器，子處理器可以通過主處理器接受來自監(jiān)控處理器的信號，從而能夠控制高電壓產生單元110的PWM信號和梯形橋式電路100的開關元件的接通/斷開(on/off)。

根據(jù)一個實施例，圖中示出了第一開關元件1、第二開關元件2、第三開關元件3及第四開關元件4為可控硅整流器(silicon controlled rectifier，SCR)且第五開關元件5、第六開關元件6、第七開關元件7及第八開關元件8為金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)的情況，但是這些是說明性的，本發(fā)明的范圍不限于附圖所示。

上述描述僅涉及本發(fā)明的技術精神的一具體實施例的描述，而且本發(fā)明所屬領域的技術人員不得脫離本發(fā)明的基本特征來進行不同的修改或改變。因此，本發(fā)明所披露的實施例不是為了限制本發(fā)明的技術精神，而是為了描述該技術精神，而且本發(fā)明的范圍不應限于所述實施例。本發(fā)明的保護范圍應該通過權利要求所確定，以及在等效范圍內所有技術精神的解釋均應該落入于本發(fā)明的范圍之內。