CN111725977A - 一种电刺激电路及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电刺激电路，包括波形控制电路、导通控制电路、H桥电路以及隔离变压器；波形控制电路的输出端连接H桥电路，隔离变压器的初级绕组连接H桥电路的输出端，隔离变压器的次级绕组作为电刺激电路的输出端；波形控制电路，用于根据波形控制信号输出相应波形的电刺激信号至H桥电路；导通控制电路，用于控制H桥电路中各三极管的导通状态，使H桥电路输出电刺激信号至隔离变压器的初级绕组；隔离变压器，用于对电刺激信号升压后通过次级绕组输出电刺激。该电刺激电路能够提高电刺激的安全性，避免触电危险的发生。本申请还公开了一种电刺激装置，同样有上述技术效果。

Description

一种电刺激电路及装置

技术领域

本申请涉及电刺激技术领域，特别涉及一种电刺激电路；还涉及一种电刺激装置。

背景技术

H桥电路是一种电子电路，因电路形状酷似字母H而得名。通过控制H桥电路中的各三极管的开关状态，可以改变其输出端的电压/电流的方向。目前，基于H桥电路所构建的电刺激电路直接以H桥电路的输出端作为电刺激电路的输出端，通过H桥电路输出电刺激至与人体接触的应用部分(如电极片)，使与人体接触的应用部分直接与电源部分相通，由此造成较大的安全隐患，容易发生人体触电的危险。有鉴于此，如何提高电刺激的安全性，避免触电危险的发生已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种电刺激电路，能够提高电刺激的安全性，避免触电危险的发生。本申请的另一目的是提供一种电刺激装置，同样具有上述技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种电刺激电路，包括：

波形控制电路、导通控制电路、H桥电路以及隔离变压器；所述波形控制电路的输出端连接所述H桥电路，所述隔离变压器的初级绕组连接所述H桥电路的输出端，所述隔离变压器的次级绕组作为电刺激电路的输出端；

所述波形控制电路，用于根据波形控制信号输出相应波形的电刺激信号至所述H桥电路；

所述导通控制电路，用于控制所述H桥电路中各三极管的导通状态，使所述H桥电路输出所述电刺激信号至所述隔离变压器的初级绕组；

所述隔离变压器，用于对所述电刺激信号升压后通过所述次级绕组输出电刺激。

可选的，所述导通控制电路包括：

第一导通控制电路，用于根据第一导通控制信号，控制所述H桥电路中第一三极管与第四三极管的导通状态；

第二导通控制电路，用于根据第二导通控制信号，控制所述H桥电路中第二三极管与第三三极管的导通状态；

其中，当所述第一三极管与所述第四三极管导通时所述隔离变压器输出的电压，与当所述第二三极管与所述第三三极管导通时所述隔离变压器输出的电压的方向相反。

可选的，所述波形控制电路包括：

运算放大器、第一开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及电容；

所述第一电阻与所述第二电阻串联后与所述电容并联，且第一公共端连接所述第一开关管的第三端，第二公共端接地，所述第一开关管的第二端连接电源，所述第一开关管的第一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的同相输入端输入波形控制信号，且连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端接地，所述运算放大器的反相输入端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间。

可选的，所述第一导通控制电路包括：

第四电阻、第五电阻以及第二开关管；

所述第四电阻的第一端作为所述第一导通控制电路的输入端，输入所述第一导通控制信号，所述第四电阻的第二端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端串接所述第五电阻后连接所述电容的正极，以及连接所述第一三极管及所述第四三极管的控制端，所述第二开关管的第三端接地；当所述第一导通控制信号为高电平时，所述第二开关管导通，驱动所述第一三极管与所述第四三极管导通。

可选的，所述第二导通控制电路包括：

第六电阻、第七电阻以及第三开关管；

所述第六电阻的第一端作为所述第二导通控制电路的输入端，输入所述第二导通控制信号，所述第六电阻的第二端连接所述第三开关管的第一端，所述第三开关管的第二端串接所述第七电阻后连接所述电容的正极，以及连接所述第二三极管及所述第三三极管的控制端，所述第三开关管的第三端接地；当所述第二导通控制信号为高电平时，所述第三开关管导通，驱动所述第二三极管与所述第三三极管导通。

可选的，所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管均为NPN型三极管。

可选的，所述隔离变压器的次级绕组的两端与第八电阻并联，且所述隔离变压器的次级绕组的第一端连接第一瞬态电压抑制二极管的阴极，所述隔离变压器的次级绕组的第二端连接第二瞬态电压抑制二极管的阴极，所述第一瞬态电压抑制二极管的阳极与所述第二瞬态电压抑制二极管的阳极相连。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电刺激装置，所述电刺激装置包括如上所述的电刺激电路。

本申请所提供的电刺激电路，包括：波形控制电路、导通控制电路、H桥电路以及隔离变压器；所述波形控制电路的输出端连接所述H桥电路，所述隔离变压器的初级绕组连接所述H桥电路的输出端，所述隔离变压器的次级绕组作为电刺激电路的输出端；所述波形控制电路，用于根据波形控制信号输出相应波形的电刺激信号至所述H桥电路；所述导通控制电路，用于控制所述H桥电路中各三极管的导通状态，使所述H桥电路输出所述电刺激信号至所述隔离变压器的初级绕组；所述隔离变压器，用于对所述电刺激信号升压后通过所述次级绕组输出电刺激。

可见，相较于H桥电路的输出端直接作为电刺激电路的输出端的传统技术方案，本申请所提供的电刺激电路，增设隔离变压器，隔离变压器的初级绕组连接H桥电路的输出端，隔离变压器的次级绕组则作为电刺激电路的输出端。由此通过设置隔离变压器将应用部分与电源部分隔离，使电路更加安全可靠，有效提高了电刺激的安全性，避免了触电危险的发生。

本申请所提供的电刺激装置同样具有上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种电刺激电路的示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种电刺激电路的示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种电刺激电路，能够提高电刺激的安全性，避免触电危险的发生。本申请的另一核心是提供一种电刺激装置，同样具有上述技术效果。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种电刺激电路的示意图，参考图1所示，该电刺激电路包括：

波形控制电路10、导通控制电路20、H桥电路30以及隔离变压器T；波形控制电路10的输出端连接H桥电路30，隔离变压器T的初级绕组连接H桥电路30的输出端，隔离变压器T的次级绕组作为电刺激电路的输出端；

波形控制电路10，用于根据波形控制信号输出相应波形的电刺激信号至H桥电路30；

导通控制电路20，用于控制H桥电路30中各三极管的导通状态，使H桥电路30输出电刺激信号至隔离变压器T的初级绕组；

隔离变压器T，用于对电刺激信号升压后通过次级绕组输出电刺激。

具体的，本申请所提供的电刺激电路包括波形控制电路10、导通控制电路20、H桥电路30以及隔离变压器T。波形控制电路10的输出端连接H桥电路30，用于根据波形控制信号输出相应波形的电刺激信号。其中，波形控制信号为模拟信号。

参考图2所示，在一种具体的实施方式中，波形控制电路10包括：运算放大器(图中所示U)、第一开关管S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及电容C；第一电阻R1与第二电阻R2串联后与电容C并联，且第一公共端连接第一开关管S1的第三端，第二公共端接地，第一开关管S1的第二端连接电源，第一开关管S1的第一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的同相输入端输入波形控制信号，且连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端接地，运算放大器的反相输入端连接于第一电阻R1与第二电阻R2之间。

具体而言，波形控制信号输入运算放大器的同相输入端，通过运算放大器驱动第一开关管S1导通。第一开关管S1导通后电源(图中所示+12V)为电容C充电。通过控制电容C充放电而控制电刺激信号的波形。

导通控制电路20连接H桥电路30，用于控制H桥电路30中各三极管的导通状态。其中，H桥电路30中的三极管成对导通，且当其中一对三极管导通时，另一对三极管关断。如第一三极管Q1与第四三极管Q4导通时，第二三极管Q2与第三三极管Q3关断。

其中，在一种具体的实施方式中，导通控制电路20包括：第一导通控制电路，用于根据第一导通控制信号，控制H桥电路30中第一三极管Q1与第四三极管Q4的导通状态；第二导通控制电路，用于根据第二导通控制信号，控制H桥电路30中第二三极管Q2与第三三极管Q3的导通状态；其中，当第一三极管Q1与第四三极管Q4导通时隔离变压器T输出的电压，与当第二三极管Q2与第三三极管Q3导通时隔离变压器T输出的电压的方向相反。

具体的，本实施例中，导通控制电路20具体设置为两路，即第一导通控制电路与第二导通控制电路。第一导通控制电路与第二导通控制电路分别控制H桥电路30中的两个三极管。具体而言，第一导通控制电路输入第一导通控制信号，并根据此第一导通控制信号控制H桥电路30中的第一三极管Q1与第四三极管Q4。第二导通控制电路输入第二导通控制信号，并根据此第二导通控制信号控制H桥电路30中的第二三极管Q2与第三三极管Q3。其中，当第一三极管Q1与第四三极管Q4导通时H桥电路30输出的电压，与当第二三极管Q2与第三三极管Q3导通时H桥电路30输出的电压的方向相反。如当第一三极管Q1与第四三极管Q4导通时，H桥电路30输出正向电压，则当第二三极管Q2与第三三极管Q3导通时H桥电路30输出反向电压。

参考图2所示，在一种具体的实施方式中，第一导通控制电路包括：第四电阻R4、第五电阻R5以及第二开关管S2；第四电阻R4的第一端作为第一导通控制电路20的输入端，输入第一导通控制信号，第四电阻R4的第二端连接第二开关管S2的第一端，第二开关管S2的第二端串接第五电阻R5后连接电容C的正极，以及连接第一三极管Q1及第四三极管Q4的控制端，第二开关管S2的第三端接地；当第一导通控制信号为高电平时，第二开关管S2导通，驱动第一三极管Q1与第四三极管Q4导通。

具体的，第二开关管S2的第一端连接第四电阻R4，第二开关管S2的第二端串接第五电阻R5后连接电容C的正极，第二开关管S2的第三端接地。第一导通控制信号输入第二开关管S2的第一端。其中，第一导通控制信号为数字信号。当第一导通控制信号为高电平时，第二开关管S2导通，进而驱动第一三极管Q1与第四三极管Q4导通。

参考图2所示，在一种具体的实施方式中，第二导通控制电路包括：第六电阻R6、第七电阻R7以及第三开关管S3；第六电阻R6的第一端作为第二导通控制电路20的输入端，输入第二导通控制信号，第六电阻R6的第二端连接第三开关管S3的第一端，第三开关管S3的第二端串接第七电阻R7后连接电容C的正极，以及连接第二三极管Q2及第三三极管Q3的控制端，第三开关管S3的第三端接地；当第二导通控制信号为高电平时，第三开关管S3导通，驱动第二三极管Q2与第三三极管Q3导通。

具体的，第三开关管S3的第一端连接第六电阻R6，第三开关管S3的第二端串接第七电阻R7后连接电容C的正极，第三开关管S3的第三端接地。第二导通控制信号输入第三开关管S3的第一端。其中，第二导通控制信号为数字信号。当第二导通控制信号为高电平时，第三开关管S3导通，进而驱动第二三极管Q2与第三三极管Q3导通。

进一步，参考图2所示，在一种具体的实施方式中，第一开关管S1、第二开关管S2以及第三开关管S3均为NPN型三极管。第一开关管S1、第二开关管S2以及第三开关管S3的第一端为NPN三极管的基极；第一开关管S1、第二开关管S2以及第三开关管S3的第二端为NPN三极管的集电极；第一开关管S1、第二开关管S2以及第三开关管S3的第三端为NPN三极管的发射极。从而第一开关管S1的基极连接运算放大器的输出端，第一开关管S1的集电极连接电源，第一开关管S1的发射极连接第一电阻R1与第二电阻R2串联后与电容C并联的第一公共端。当运算放大器输出高电平时，第一开关管S1导通，电源为电容C充电。

第一导通控制信号输入第二开关管S2的基极，第二开关管S2的集电极串接电阻后连接电容C的正极，第二开关管S2的发射极接地。当第一导通控制信号为高电平时，第二开关管S2导通，第二开关管S2的集电极的电平由高电平变为低电平，使第一三极管Q1与第四三极管Q4的基极的电平由高电平变为低电平。由于第一三极管Q1与第四三极管Q4为PNP型三极管，故当第一三极管Q1与第四三极管Q4的基极的电平变为低电平后，第一三极管Q1与第四三极管Q4导通。

第二导通控制信号输入第三开关管S3的基极，第三开关管S3的集电极串接电阻后连接电容C的正极，第三开关管S3的发射极接地。当第二导通控制信号为高电平时，第三开关管S3导通，第三开关管S3的集电极的电平由高电平变为低电平，使第二三极管Q2与第三三极管Q3的基极的电平由高电平变为低电平。由于第二三极管Q2与第三三极管Q3为PNP型三极管，故当第二三极管Q2与第三三极管Q3的基极的电平变为低电平后，第二三极管Q2与第三三极管Q3导通。

为使第一三极管Q1与第四三极管Q4导通时，第二三极管Q2与第三三极管Q3关断，需在第一导通控制信号为高电平时，使第二导通控制信号为低电平。同理，为使第二三极管Q2与第三三极管Q3导通时，第一三极管Q1与第四三极管Q4关断，需在第二导通控制信号为高电平时，使第一导通控制信号为低电平。

隔离变压器T为升压变压器，其初级绕组连接H桥电路30的输出端，隔离变压器T的次级绕组作为电刺激电路的输出端，用于对H桥电路30输出的电刺激信号进行升压后，通过其次级绕组输出相应的电刺激。当H桥电路30中的第一三极管Q1与第四三极管Q4导通时，电流由隔离电压器的初级绕组的第二引脚流向初级绕组的第一引脚；当H桥电路30中的第二三极管Q2与第三三极管Q3导通时，电流由隔离电压器的初级绕组的第一引脚流向初级绕组的第二引脚。假定电流由隔离电压器的初级绕组的第二引脚流向初级绕组的第一引脚时，电流为正向电流，则电流由隔离电压器的初级绕组的第一引脚流向初级绕组的第二引脚时，电流为反向电流。

进一步，参考图2所示，在一种具体的实施方式中，隔离变压器T的次级绕组的两端与第八电阻R8并联，且隔离变压器T的次级绕组的第一端连接第一瞬态电压抑制二极管D1的阴极，隔离变压器T的次级绕组的第二端连接第二瞬态电压抑制二极管D2的阴极，第一瞬态电压抑制二极管D1的阳极与第二瞬态电压抑制二极管D2的阳极相连。

具体的，为进一步使隔离变压器T输出的电刺激的波形更加柔和，提高使用者的使用体验，本实施例中，隔离变压器T的次级绕组的两端并联有第八电阻R8。且为了进一步提高电路的安全性，隔离变压器T的次级绕组的两端还分别连接瞬态电压抑制二极管。具体而言，隔离变压器T的次级绕组的第一端连接第一瞬态电压抑制二极管D1的阴极，隔离变压器T的次级绕组的第二端连接第二瞬态电压抑制二极管D2的阴极，第一瞬态电压抑制二极管D1的阳极与第二瞬态电压抑制二极管D2的阳极相连。由此，在第一瞬态电压抑制二极管D1与第二瞬态抑制二极管的作用下，能够控制隔离变压器T次级绕组输出电压的最大值，将隔离变压器T次级绕组的输出电压钳位在一定范围内。

综上所述，本申请所提供的电刺激电路，包括：波形控制电路、导通控制电路、H桥电路以及隔离变压器；所述波形控制电路的输出端连接所述H桥电路，所述隔离变压器的初级绕组连接所述H桥电路的输出端，所述隔离变压器的次级绕组作为电刺激电路的输出端；所述波形控制电路，用于根据波形控制信号输出相应波形的电刺激信号至所述H桥电路；所述导通控制电路，用于控制所述H桥电路中各三极管的导通状态，使所述H桥电路输出所述电刺激信号至所述隔离变压器的初级绕组；所述隔离变压器，用于对所述电刺激信号升压后通过所述次级绕组输出电刺激。该电刺激电路，增设隔离变压器，隔离变压器的初级绕组连接H桥电路的输出端，隔离变压器的次级绕组则作为电刺激电路的输出端。由此通过设置隔离变压器将应用部分与电源部分隔离，使电路更加安全可靠，有效提高了电刺激的安全性，避免了触电危险的发生。

本申请还提供了一种电刺激装置，该电刺激装置包括如上所述的电刺激电路。对于本申请所提供的电刺激装置的介绍请参照上述电刺激电路的实施例，本申请在此不做赘述。

因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到，在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的电刺激电路及电刺激装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种电刺激电路，其特征在于，包括：

波形控制电路、导通控制电路、H桥电路以及隔离变压器；所述波形控制电路的输出端连接所述H桥电路，所述隔离变压器的初级绕组连接所述H桥电路的输出端，所述隔离变压器的次级绕组作为电刺激电路的输出端；

所述波形控制电路，用于根据波形控制信号输出相应波形的电刺激信号至所述H桥电路；

所述导通控制电路，用于控制所述H桥电路中各三极管的导通状态，使所述H桥电路输出所述电刺激信号至所述隔离变压器的初级绕组；

所述隔离变压器，用于对所述电刺激信号升压后通过所述次级绕组输出电刺激。

2.根据权利要求1所述的电刺激电路，其特征在于，所述导通控制电路包括：

第一导通控制电路，用于根据第一导通控制信号，控制所述H桥电路中第一三极管与第四三极管的导通状态；

第二导通控制电路，用于根据第二导通控制信号，控制所述H桥电路中第二三极管与第三三极管的导通状态；

其中，当所述第一三极管与所述第四三极管导通时所述隔离变压器输出的电压，与当所述第二三极管与所述第三三极管导通时所述隔离变压器输出的电压的方向相反。

3.根据权利要求2所述的电刺激电路，其特征在于，所述波形控制电路包括：

运算放大器、第一开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及电容；

所述第一电阻与所述第二电阻串联后与所述电容并联，且第一公共端连接所述第一开关管的第三端，第二公共端接地，所述第一开关管的第二端连接电源，所述第一开关管的第一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的同相输入端输入波形控制信号，且连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端接地，所述运算放大器的反相输入端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间。

4.根据权利要求3所述的电刺激电路，其特征在于，所述第一导通控制电路包括：

第四电阻、第五电阻以及第二开关管；

所述第四电阻的第一端作为所述第一导通控制电路的输入端，输入所述第一导通控制信号，所述第四电阻的第二端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端串接所述第五电阻后连接所述电容的正极，以及连接所述第一三极管及所述第四三极管的控制端，所述第二开关管的第三端接地；当所述第一导通控制信号为高电平时，所述第二开关管导通，驱动所述第一三极管与所述第四三极管导通。

5.根据权利要求4所述的电刺激电路，其特征在于，所述第二导通控制电路包括：

第六电阻、第七电阻以及第三开关管；

所述第六电阻的第一端作为所述第二导通控制电路的输入端，输入所述第二导通控制信号，所述第六电阻的第二端连接所述第三开关管的第一端，所述第三开关管的第二端串接所述第七电阻后连接所述电容的正极，以及连接所述第二三极管及所述第三三极管的控制端，所述第三开关管的第三端接地；当所述第二导通控制信号为高电平时，所述第三开关管导通，驱动所述第二三极管与所述第三三极管导通。

6.根据权利要求5所述的电刺激电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管均为NPN型三极管。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电刺激电路，其特征在于，所述隔离变压器的次级绕组的两端与第八电阻并联，且所述隔离变压器的次级绕组的第一端连接第一瞬态电压抑制二极管的阴极，所述隔离变压器的次级绕组的第二端连接第二瞬态电压抑制二极管的阴极，所述第一瞬态电压抑制二极管的阳极与所述第二瞬态电压抑制二极管的阳极相连。

8.一种电刺激装置，其特征在于，所述电刺激装置包括如权利要求1至7任一项所述的电刺激电路。

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