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2/2医用加温器的设计和单一故障分析

2023-04-1611:04这个设计是医用的，在输液时隔着管路对药液或血液加温，防止过冷的液体输入患者体内，导致不适或更严重的后果。而失控或器件故障导致超温是不可接受的，超温有可能导致药物失效或血液凝固。

一、加热器原理

如图1，红框里的部分为加热器，由可恢复的50±5℃温度开关串联加热丝。另加两个测温度的精度至少达到±0.5℃的元件构成。加热丝通电后温度升高，测温元件测量温度后进行反馈控制以稳定输出温度。

为实现单个元件故障，并不会导致不可接受的风险出现，关键的电路需要使用冗余设计。加热由Q1Q2两个P沟道场效应管控制，其中Q1为开关控制，Q2为PWM控制。两管栅极驱动电路相似，因为需要PWM控制，Q2使用的上拉电阻小一些。同时需要限制PWM的频率，不大于1KHz。

加热电流由0.1Ω电阻采集输出后极放大器处理。

在使用前，可以做自检。

1、两个测温度的部件输出温度值应在正常范围内，且温度差在合理范围内。

2、分别关闭Q1与Q2，电流采样值应为0。同时打开Q1

Q2应有电流输出且在合理范围内。

二、单一故障分析

检测方法处理方法MCU故障上电后不能引导运行不检测Q1Q2缺省关闭程序跑飞硬件看门狗复位MCU，报警。Q1

场效应管运行时不能打开正常运行，检测不到加热电流关闭Q2，报警运行时不能关闭关闭加热仍能检测到加热电流关闭Q2，报警Q2场效应管运行时不能打开正常运行，检测不到加热电流关闭Q1，报警运行时不能关闭关闭加热仍能检测到加热电流关闭Q1，报警RT1

温敏元件测量结果误差大对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常半闭Q1Q2，报警测量结果无变化对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常半闭Q1Q2，报警RT2温敏元件测量结果误差大对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常半闭Q1Q2，报警测量结果无变化对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常半闭Q1Q2，报警加热元件连接不良，特性异常测量电流值不在合理范围内。关闭Q1Q2报警部分短路阻值变化较大R33测量电流的电阻电阻值异常测量电流值不在合理范围内。关闭Q1Q2报警F1

温度保险保险常断开测量无电流关闭Q1Q2报警到达温度不能断开温度到达阈值关闭Q1Q2报警连接线测温度的线断开测温度的线短路测温度不正常关闭Q1Q2报警加热元件线断开测量电流值为零关闭Q1Q2报警短路

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