无创呼吸机风机驱动电路系统设计

焦杨，邓科，陈执昌，吴晨曦，袁越阳

湖南城市学院 机电工程学院，益阳市，413000

0 引言

呼吸机作为重要的呼吸支持设备之一，受到广大医务人员和呼吸疾病患者的关注，特别是2020年的新型冠状病毒肺炎（novel coronavirus-2019,COVID-19）的全球性爆发，呼吸机在抗击疫情、治疗感染者方面发挥了重要的作用[1-2]。而在诸多呼吸疾病患者的呼吸支持中，如俗称“鼾症”的阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructive sleep apneahypopnoea syndrome,OSAHS）、呼吸衰竭、急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome,ARDS）、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmoriary disease,COPD）等慢性呼吸疾病[3-6]，无创气道正压通气是该类患者首选呼吸支持模式。

无创气道正压通气模式作为目前最为广泛应用的通气模式之一[7-9]，其基本原理是提供一个高于大气压的压力给呼吸道，使呼吸道在该压力的支撑下完全打开，保证呼吸气流畅通出入于肺部。为此，一个稳定、可控风机驱动系统为呼吸机提供气流气压是呼吸机系统最为关键的组成部分。笔者着重于研究设计一款用于无刷直流涡轮风机驱动系统的硬件电路，以满足无创气道正压呼吸机对稳定、可控的气流源的需求。

1 硬件电路设计

针对无刷直流涡轮风机（仓兴达，7054ZWF-2ZP-250A-24.0），硬件电路主要包括无刷直流电机控制专用集成电路MC33035[10]、闭环速度测控集成电路MC33039[11]、3个半桥式MOSFET栅极驱动器IR2013S以及其它外围电路。MC33035和MC33039联合组成闭环速度控制系统。涡轮风机线圈U、V、W电流驱动器采用6个N沟道MOS管NTDV20N06L组成三相桥式驱动器。涡轮风机的控制信号经IR2013S传送到三相桥式驱动器的栅极，并具有将涡轮风机的大电流信号与MC33035控制器隔离的作用。……