[发明专利]一种基于超级电容的电源供应系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源供应系统，特别涉及一种植入式医疗设备或者不能直接接触需要长期工作设备的电源供应系统。

背景技术

植入式医疗设备或者不能直接接触需要长期工作的设备，其电源成为限制其寿命的关键因素。在这类设备中，由于设备无法直接接触，投入使用之后，更换比较困难，当电源供应系统无法工作时，设备就无法继续使用。

对于植入式医疗设备，其电源供应系统无法使用时，病人就只能再次进行手术，给病人带来二次痛苦和手术危险，又加重了病人的经济负担。因此，为植入式医疗设备提供长期稳定的供电是亟待解决的问题。

在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

1）在植入式医疗设备或者不能直接接触需要长期工作设备的电源供应系统中，电能变换所用元件的寿命都比较长，限制电源供应系统寿命的是电能存储元件，电能存储元件电能耗尽或者老化都将无法继续使用；

2）许多植入式医疗设备需要两种电源同时供电：一种为固定电压，例如：MCU的工作电压；另一种为可变电压，例如：刺激信号的输出。直接采用法拉电容作为电源时电压是不稳定的，因而常常采用先从法拉电容输入电压再稳定成固定电压为MCU供电，再从为MCU供电的固定电压变换到预设的可变电压。由于经过了两次电压变换，导致电源系统的效率大幅度降低。

发明内容

本发明提供了一种基于超级电容的电源供应系统，本发明解决了植入式医疗设备或者不能直接接触需要长期工作的设备长期供电的问题，并且提高了电源系统的效率，详见下文描述：

一种基于超级电容的电源供应系统，包括：充电管理模块、超级电容、能量检测模块、MCU和电源管理模块；所述能量检测模块实时检测所述超级电容当前的电量信息，所述充电管理模块检测到无线传能传递的电能时向所述MCU发出信号；所述MCU从所述能量检测模块获取电量信息，当所述电量小于阈值时，所述MCU控制所述充电管理模块为所述超级电容充电；所述超级电容与所述电源管理模块相连，

所述MCU集成有无线通信功能，所述电源管理模块输出稳定电压V_OUT和可变电压V_VAR，所述稳定电压V_OUT作为所述MCU的工作电压，所述可变电压V_VAR为外接用电设备供电；其中，

所述电源管理模块包括：第一桥式斩波电路、第二桥式斩波电路、第一电压反馈电路、第二电压反馈电路、PWM逻辑控制电路、时钟发生电路、电压误差放大电路和滤波电路，

可变参考电压通过V_C端与所述MCU相连，所述MCU输出占空比可调的波形，波形经过所述滤波电路变为恒定的电压，作为所述电压误差放大电路的可变参考电压；所述时钟发生电路为所述PWM逻辑控制电路提供时钟，所述PWM逻辑控制电路根据时钟和所述电压误差放大电路的信号产生PWM波形，通过分别控制所述第一桥式斩波电路和所述第二桥式斩波电路的四个开关管的开断，使得所述第一桥式斩波电路和所述第二桥式斩波电路工作在升压、升降压和降压三种状态；所述第一桥式斩波电路和所述第二桥式斩波电路输出所述稳定电压V_OUT和所述可变电压V_VAR；所述第一电压反馈电路和所述第二电压反馈电路将输出端的电压经过分压反馈至所述电压误差放大电路。

所述开关管具体为MOS管。

所述MCU通过外接睡眠端使得所述电源管理模块可以工作在休眠模式。

所述充电管理模块包括：电能耦合模块、整流滤波模块和恒流充电模块，

所述电能耦合模块与无线传能的发射端相匹配并接收电能，经过所述整流滤波电路将接收到的电能变成直流电，然后通过所述恒流充电模块为所述超级电容提供恒流充电方式。

所述MCU具体为集成有无线通信功能的微功耗控制器。

所述可变电压V_VAR的电压值持续大于所述稳定电压V_OUT的电压值。