[发明专利]植入式自适应无线电源传输方法及系统

权利要求书

1.植入式自适应无线电源传输方法，其特征在在于该方法基于PWM误差采样与LSK调制，通过一个体外无线电源发射单元及一个体内的无线电源接收与恢复单元实现，体外无线电源发射单元发射的能量通过无线电磁耦合方式传递到体内；体内的无线电源接收与恢复单元将无线电能恢复为直流电源，为体内其他植入设备供电；由传输距离变化及负载变化引起的直流电源的波动变化量通过PWM误差采样与LSK调制技术无线反馈到体外无线电源发射单元，并通过体外LSK解调与嵌入的MCU数字控制技术实现根据植入体内设备对所需电量的变化进行体外无线电源发射功率的自适应调节。

2.实现权利要求1所述传输方法的植入式自适应无线电源传输系统，其特征在于：包括体外无线电源发射单元及体内无线电源接收与恢复单元，所述体外无线电源发射单元包括本振源、数控增益功率放大器、体外无线感应双向匹配线圈、LSK解调电路和嵌入式MCU单元；所述本振源的输出连接至所述数控功率放大器的一个输入端，所述数控功率放大器的输出端连接至所述体外无线感应双向匹配线圈的输入端，所述体外无线感应双向匹配线圈根据所述数控功率放大器的功率向自由空间发射无线电能；所述体外无线感应双向匹配线圈的采样端口感应到体内通过PWM误差采样与LSK调制并无线反馈至体外的反馈信号，然后输入至所述LSK解调电路，所述LSK解调电路的输出端连接到所述嵌入式MCU单元，所述嵌入式MCU单元完成PWM解调与编码，嵌入式MCU单元的输出接所述数控增益功率放大器的另一个输入端，对所述数控增益功率放大器的输出功率进行数字控制。

3.如权利要求2所述的植入式自适应无线电源传输系统，其特征在于：所述体内无线电源接收与恢复单元包括体内无线感应双向匹配线圈、全波整流电路、线性稳压电路、PWM误差采样电路和LSK调制电路；所述体外无线电源发射单元发射的无线电能通过所述体内双向匹配线圈接收后，输入至所述全波整流电路，所述全波整流电路的输出端连接至所述线性稳压电路，所述线性稳压电路输出植入体内设备所需的直流电源信号，所述全波整流电路的输出端同时连接至所述PWM误差采样电路的输入端，所述PWM误差采样电路的输出端连接至所述LSK调制电路的输入端，最终所述LSK调制电路输出的反应所述全波整流电路输出变化量的信号通过所述体内双向匹配线圈无线反馈到所述体外无线电源发射单元。

4.如权利要求3所述的植入式自适应无线电源传输系统，其特征在于：所述体外无线感应双向匹配线圈与体内无线感应双向匹配线圈中还包括相应的匹配谐振网络；所述体外无线感应双向匹配线圈向所述体内无线感应双向匹配线圈辐射无线电能，并同时接收所述体内无线感应匹配线圈无线反馈辐射的LSK调制信号。

5.如权利要求3所述的植入式自适应无线电源传输系统，其特征在于：所述的数控增益功率放大器包括数控开关电源、功率放大电路和串联谐振回路，所述数控开关电源为所述功率放大电路提供可控的直流电源电压，通过调节所述数控开关电源输出的直流电压，实现对所述功率放大器输出无线电能信号功率的控制，所述功率放大器采用D类功放结构工作于开关状态，其输出端连接到具有阻抗变换与匹配功能的所述串联谐振回路。

6.如权利要求3所述的植入式自适应无线电源传输系统，其特征还在于：所述LSK解调电路的输入端连接到所述体外无线感应双向匹配线圈的采样端口，体内无线感应匹配线圈无线反馈辐射的LSK调制信号进行解调，并通过模拟信号放大、滤波、数字判决处理后产生与所述PWM误差采样电路的输出相对应的PWM误差采样数字信号。

7.如权利要求3所述的植入式自适应无线电源传输系统，其特征还在于：所述的嵌入式MCU单元对数字信号占空比计数测量，实现对所述PWM误差采样数字信号的解调，并对解调后的信号进行数字编码，从而调控所述数控增益功率放大器的输出功率。

8.如权利要求3所述的植入式自适应无线电源传输系统，其特征在于：所述PWM误差采样电路，先将所述全波整流电路输出信号与预设基准电平进行比对与误差采样，随后通过与三角波的比较判决实现PWM调制；所述PWM误差采样电路输出的信号为数字信号，其占空比跟随所述全波整流电路输出信号误差量的变化而变化。