阅读说明：本技术 脉冲光治疗仪的硬件保护电路及系统 (Hardware protection circuit and system of pulse light therapeutic apparatus ) 是由 林健波 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种脉冲光治疗仪的硬件保护电路及系统,电路包括：打光脉冲宽度控制模块和打光电流采样比较模块,所述打光脉冲宽度控制模块用于控制脉冲光治疗仪的输出电流,所述打光电流采样比较模块对脉冲光治疗仪实际输出电流进行采样并生成反馈信号。通过硬件保护系统,用于当放电模块出现故障,仪器设定的输出光能量与实际输出光能量相差非常大的时候,硬件保护电路能有效的实时关闭放电模块的工作状态,使放电模块禁止释放强脉冲光能量,从而避免给人体造成治疗效果无法预见甚至直接烧伤患者皮肤的风险。(The invention discloses a hardware protection circuit and a system of a pulse light therapeutic apparatus, wherein the circuit comprises: the pulse width control module of polishing and polish electric current sampling comparison module, the pulse width control module of polishing is used for controlling pulse light therapeutic instrument's output current, polish electric current sampling comparison module and sample and generate feedback signal to pulse light therapeutic instrument actual output current. Through the hardware protection system, when the discharge module breaks down, the output light energy set by the instrument is very different from the actual output light energy, the hardware protection circuit can effectively close the working state of the discharge module in real time, so that the discharge module is forbidden to release strong pulse light energy, and the risk that the skin of a patient cannot be foreseen or even directly burned in the treatment effect of a human body is avoided.)

脉冲光治疗仪的硬件保护电路及系统

技术领域

本发明涉及医疗美容用强脉冲光治疗仪领域，更具体地说是一种脉冲光治疗仪的硬件保护电路及系统。

背景技术

目前市面上使用的医疗美容用强脉冲光治疗仪，用于利用强脉冲光的光能对人皮皮肤进行治疗，在治疗过程中，脉冲光的能量的大小一般是由上位机设定，然后把数据发送到下位机的MCU，再由MCU发出信号指令给 IGBT控制电路，IGBT控制电路进行控制IGBT通断的时间和放电电流的大小，进而控制灯管出光能量的大小。

通常，在仪器正常情况下，仪器工作正常，强脉冲光输出正常；但是也有极端的情况出现，如IGBT控制电路出现故障，这种情况下，IGBT控制电路就不能正常有效的控制IGBT，就会引起IGBT失控，这就造成IGBT通断的时间和放电电流的大小与上位机设定的指令完全不同，从而仪器会发出与设定能量相差很非常大的强脉冲光，输出的强脉冲光的能量无法预见，会给人体造成治疗效果无法预见甚至直接烧伤患者皮肤，造成医疗事故的发生；这种现象在实际运用中，时有发生，近些年，国外经常报道有强脉冲光失控造成烧伤患者皮肤的案例。

可见，目前市面上通常使用的医疗美容用强脉冲光治疗仪存在着在仪器IGBT出现故障时，仪器设定的输出的光能量与实际输出光能量相差非常大，能量无法精准控制的隐患和风险；给人体造成治疗效果无法预见甚至直接烧伤患者皮肤的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种脉冲光治疗仪的硬件保护电路及系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种脉冲光治疗仪的硬件保护电路，包括：打光脉冲宽度控制模块和打光电流采样比较模块，所述打光脉冲宽度控制模块用于控制脉冲光治疗仪的输出电流，所述打光电流采样比较模块对脉冲光治疗仪实际输出电流进行采样并生成反馈信号。

其进一步技术方案为：所述打光脉冲宽度控制模块包括光耦U1、电阻 R1、电阻R2和电容C1，所述光耦U1的阴极与ONOFF端连接，所述光耦U1 的阳极与所述电阻R1的第二端连接，所述电阻R1的第一端与VCC端连接，所述光耦U1的集电极与PULSE-IN端连接，所述光耦U1的发射极分别与所述电阻R2和所述电容C1的第一端连接，所述电容C1的第一端还与PULSE-OUT端连接，所述电容C1和电阻R2的第二端与PGND端连接。

其进一步技术方案为：所述打光电流采样比较模块包括运放U2A、运放U2B、电阻R5、电阻R3、电阻R4和电容C2，所述运放U2A的1号节点与 I-IN端连接，所述运放U2A的8号节点与VCC端连接，所述运放U2A的3号节点分别与所述电阻R5的第一端和所述运放U2B的7号节点连接，所述运放 U2A的2号节点与I-BACK端连接，所述运放U2A的4号节点与所述电容C2的第二端连接，所述电容C2的第二端接地，所述电容C2的第一端与I-BACK 端连接，所述运放U2B的6号节点分别与所述电阻R5的第二端和所述电阻 R3的第一端连接，所述电阻R3的第二端接地，所述运放U2B的5号节点与所述电阻R4的第一端连接，所述电阻R4的第二端与DAC端连接。

其进一步技术方案为：所述运放U2A和运放U2B均为LM358运算放大器。

一种脉冲光治疗仪的硬件保护系统，包括如上任意一项所述的脉冲光治疗仪的硬件保护电路，以及控制模块、放电模块和灯管，所述灯管与所述放电模块连接，所述放电模块与所述脉冲光治疗仪的硬件保护电路连接，所述脉冲光治疗仪的硬件保护电路与所述控制模块连接；

其中，所述脉冲光治疗仪的硬件保护电路用于控制所述放电模块打光电流的大小和导通时间的长短，并将打光电流的大小反馈至所述控制模块，所述控制模块接收反馈的打光电流的大小以控制所述脉冲光治疗仪的硬件保护电路通断，所述灯管用于发射脉冲光。

其进一步技术方案为：还包括显示屏模块，所述显示屏模块与所述控制模块连接。

其进一步技术方案为：所述放电模块包括IGBT子模块，所述IGBT子模块用于接收脉冲光治疗仪的硬件保护电路的信号以进行打光。

其进一步技术方案为：所述灯管为氙灯。

其进一步技术方案为：所述控制模块为80C51单片机。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种脉冲光治疗仪的硬件保护电路及系统，系统通过硬件保护电路控制放电模块打光电流的大小和导通时间的长短，并将打光电流的大小反馈至控制模块，控制模块接收反馈的打光电流的大小以控制硬件保护电路通断，灯管用于发射脉冲光。通过硬件保护系统，用于当放电模块出现故障，仪器设定的输出光能量与实际输出光能量相差非常大的时候，硬件保护电路能有效的实时关闭放电模块的工作状态，使放电模块禁止释放强脉冲光能量，从而避免给人体造成治疗效果无法预见甚至直接烧伤患者皮肤的风险。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为打光脉冲宽度控制模块的电路图；

图2为打光电流采样比较模块的电路图；

图3为本发明脉冲光治疗仪的硬件保护系统的示意图；

图4为一个完整的打光时间与打光电流关系图。

附图标记

10、控制模块；20、硬件保护电路；30、放电模块；40、灯管；50、显示屏模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1至图2所示，一种脉冲光治疗仪的硬件保护电路，包括：打光脉冲宽度控制模块和打光电流采样比较模块，打光脉冲宽度控制模块用于控制脉冲光治疗仪的输出电流，打光电流采样比较模块对脉冲光治疗仪实际输出电流进行采样并生成反馈信号。生成的反馈信号由打光电流采样比较模块传到上一级控制部分，控制部分根据反馈信号做出执行指令，打光脉冲宽度控制模块接收执行指令以控制脉冲光治疗仪的输出电流，从而实现控制打光脉冲宽度，通过设置此硬件保护电路可有效防止输出电流过大对设备或人体造成损伤，起到保护作用。

具体地，如图1所示，打光脉冲宽度控制模块包括光耦U1、电阻R1、电阻R2和电容C1，光耦U1的阴极与ONOFF端连接，光耦U1的阳极与电阻R1的第二端连接，电阻R1的第一端与VCC端连接，光耦U1的集电极与PULSE-IN端连接，光耦U1的发射极分别与电阻R2和电容C1的第一端连接，电容C1的第一端还与PULSE-OUT端连接，电容C1和电阻R2 的第二端与PGND端连接。

具体地，如图2所示，打光电流采样比较模块包括运放U2A、运放U2B、电阻R5、电阻R3、电阻R4和电容C2，运放U2A的1号节点与I-IN端连接，运放U2A的8号节点与VCC端连接，运放U2A的3号节点分别与电阻R5的第一端和运放U2B的7号节点连接，运放U2A的2号节点与I-BACK 端连接，运放U2A的4号节点与电容C2的第二端连接，电容C2的第二端接地，电容C2的第一端与I-BACK端连接，运放U2B的6号节点分别与电阻R5的第二端和电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端接地，运放 U2B的5号节点与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与DAC端连接。

具体地，运放U2A和运放U2B均为LM358运算放大器。

如图3所述，一种脉冲光治疗仪的硬件保护系统，包括如图1至图2 所示的脉冲光治疗仪的硬件保护电路20，以及控制模块10、放电模块30 和灯管40，灯管40与放电模块30连接，放电模块30与脉冲光治疗仪的硬件保护电路20连接，脉冲光治疗仪的硬件保护电路20与控制模块10连接；

其中，脉冲光治疗仪的硬件保护电路20用于控制放电模块30打光电流的大小和导通时间的长短，并将打光电流的大小反馈至控制模块10，控制模块10接收反馈的打光电流的大小以控制脉冲光治疗仪的硬件保护电路20通断，灯管40用于发射脉冲光。当硬件保护电路20监测放电模块30 工作的参数与上位机设定的参数一致时，保护电路不启动保护动作，仪器正常工作输出光能；但当硬件保护电路20监测到放电模块30获得的工作的参数与上位机设定的参数不一致时，保护电路立刻启动保护动作，禁止放电模块30再开启，这样就不会再有脉冲光发出，从而避免了造成烧伤患者皮肤的风险。即通过硬件保护系统，用于当放电模块30出现故障，仪器设定的输出光能量与实际输出光能量相差非常大的时候，硬件保护电路20 能有效的实时关闭放电模块30的工作状态，使放电模块30禁止释放强脉冲光能量，从而避免给人体造成治疗效果无法预见甚至直接烧伤患者皮肤的风险。

具体地，控制模块10主要是用来监测电流反馈电信号I-IN的高低和控制ONOFF信号的高低。I-IN为高电平表示打光电流正常；反之，I-IN为低电平表示打光电流异常。

具体地，如图4所示为1个完整打光信号，脉冲的高度代表打光电流的大小，脉冲信号的宽度代表打光时间长短。打光能量的大小与电流、宽度的乘积成正比。在电压不变的情况下，打光电流、宽度的乘积越大，打光能量就越大，反之，打光电流、宽度的乘积越小，打光能量就越小。

具体地，放电模块30包括IGBT子模块，IGBT子模块用于接收脉冲光治疗仪的硬件保护电路20的信号以进行打光。

具体地，如图1所示，打光脉冲宽度控制模块中的PULSE-IN信号来自上位机、同时也传送给控制模块10的外中断引脚用来监测该信号是否和上位机设定的参数一样；PULSE-OUT信号传输给放电模块30，放电模块 30的IGBT子模块就根据此信号来控制打光电流的大小和导通时间的长短。ONOFF信号来自控制模块10，正常情况下ONOFF信号都是低电平，此时光耦处在导通状态，这样打光控制信号就能顺利的从光耦U1的集电极流经光耦U1的发射极去到放电模块30控制打光。当控制模块10检测到 PULSE-IN信号异常时，使ONOFF信号输出为高电平，光耦U1就处于非导通状态，这样打光控制信号Plus-IN就无法去到放电模块30，放电模块 30就不再输出电流到灯管40，灯管40也就不会再发出强脉冲光。

具体地，如图2所示，打光电流采样比较模块中的DAC信号来自上位机，此信号决定打光电流的大小，经过放大一定的倍数后来到运放U2A的第3脚，和打光时实际输出电流的反馈信号I-BACK时行比较。I-IN信号传输给控制模块10，I-IN信号为高电平时打光电流正常，I-IN信号为低电平时打光电流异常。当打光输出电流无异常时，运放U2A的第2脚的电压都小于第3脚，运放就一直输出高电平，这样I-IN信号就一直是高电平，控制模块10就一直认为打光电流是正常的，也就一直给ONOFF信号输出低电平来让光耦U1一直导通。但如果打光实际输出电流的反馈信号 I-BACK增大到比DAC信号比例放大后的信号还大时(也就是U2A第2脚的电压大于第3脚的电压)，运放U2A的输出信号I-IN就为低电平，这样控制就认为打光电流是异常的，从而使ONOFF输出高电平来阻碍光耦U1 的导通，这样打光控制信号就无法去到IGBT子模块,IGBT子模块也不会再有电流流到灯管40，灯管40也不会再发出强脉冲光。

具体地，如图3所示，还包括显示屏模块50，显示屏模块50与控制模块10连接，显示屏模块50用于显示。

具体地，所述灯管40为氙灯，用于发射脉冲光。

具体地，控制模块10为80C51单片机，可靠性高，操作性强。

与现有技术相比，本发明提供的一种脉冲光治疗仪的硬件保护电路及系统，系统通过硬件保护电路控制放电模块打光电流的大小和导通时间的长短，并将打光电流的大小反馈至控制模块，控制模块接收反馈的打光电流的大小以控制硬件保护电路通断，灯管用于发射脉冲光。通过硬件保护系统，用于当放电模块出现故障，仪器设定的输出光能量与实际输出光能量相差非常大的时候，硬件保护电路能有效的实时关闭放电模块的工作状态，使放电模块禁止释放强脉冲光能量，从而避免给人体造成治疗效果无法预见甚至直接烧伤患者皮肤的风险。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。