[发明专利]一种心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及非接触供电及自动控制领域，具体涉及一种心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法。

背景技术

心脏起博器常用一次性电池供电，其中使用的高能量密度的锂原电池只有3到5年的寿命，到期需要将起博器及电池一并更换，该供电方式需要病人多次手术。用非接触充电装置代替一次性电池，可为心脏起搏器提供持续的电量供给。因此，如何保证可靠供电是非接触充电技术实用化的关键。

心脏起搏器非接触充电系统采用原边线圈和副边线圈电磁耦合的方式供电，其内置部分通常由副边线圈获得感应电压，通过整流滤波电路得到幅值可变的直流电，用集成芯片稳压电路获得稳定的直流电压，该电压经充电芯片向内置起搏器电池(或超级电容器)充电。内置稳压电路是该技术薄弱的环节，许多优秀的开关电源产品都无法保证内置稳压电路能够使用长达十几年乃至几十年的时间。通常内置稳压电路的集成芯片会发热，从而使人体超过正常体温。

另外，在心脏起搏器实用化进程中首先要解决的是抗干扰问题。非接触充电的频率与电磁炉、开关电源等设备的频率比较接近，非接触充电系统常会遭遇强磁场干扰并感应出过电压，从而影响非接触充电系统的安全运行。

可以采用体外稳压电路省去由集成芯片构成的内置稳压电路。传统方案对输出电流、电压检测常用硬件和软件滤波、数字算法等，这些方案通常取出几个开关周期甚至十几个开关周期的离散值，对以上信号简单的取平均值或者经过硬件或软件滤波、数字算法等算法得到处理结果，再反馈给原边的开关器件，从而控制原边线圈的开关器件并改变其占空比。由于非接触电路磁场耦合关系和负载双重变化，应用上述方案反馈控制非接触电路，实时性较差，出现磁场耦合晃动等剧烈变化时，纹波率最大可超过±20%，不满足非接触供电的实时调节要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法。本发明采用相图理论可以快速地检测非接触电源系统的输出电流，有效地提高了器检测时间，并采用无线反馈稳压算法稳定内置电路接收的能量，使非接触受电线圈(副边线圈)的整流滤波后的电压保持稳定，从而省去内置稳压电路，降低内置电路的发热量，提高内置电路的可靠性并减小其体积。

本发明的技术方案是：一种心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其步骤如下：步骤一：搭建非接触电源系统；

所述非接触电源系统包括体内充电装置、体外供电装置和无线定位模块；所述体外供电装置包括原边线圈、推挽式变换器电路、体外电压检测电路、驱动电路和体外无线模块；所述体内充电装置包括副边线圈、整流滤波电路、体内电压检测电路、电流检测电路、充电芯片、超级电容和体内无线模块；所述原边线圈与副边线圈组成非接触耦合变压器；

步骤二：利用体外电压检测电路将原边线圈两端的电压u_ab转化为与其成比例的模拟信号，然后传送至体外无线模块转化为数字量；利用体内电压检测电路将整流滤波电路的输出电压U_o转化为与其成比例的模拟信号，利用电流检测电路将整流滤波电路的输出电流转化为与其成比例的模拟信号，将输出电压和输出电流的模拟信号分别传送至体内无线模块并转化为相应的数字量；

步骤三：将体内无线模块得到的与输出电流i_o和输出电压U_o成比例的数字量传送到体外无线模块，并以体外无线模块中与电压u_ab成比例的数字量为变量，利用描点法得到电压u_ab和输出电流i_o的相图、电压u_ab和输出电压U_o的相图；

步骤四：用相图分析方法检测电压u_ab和输出电流i_o的相图、电压u_ab和输出电压U_o的相图的零极值点，按照零极值点将它们分解成8段，并根据零极值点的瞬时值得到输出电压和输出电流平均值；

步骤五：根据输出电压和输出电流平均值，体外无线模块利用驱动电路反馈控制推挽式变换器电路的占空比，从而稳定整流滤波电路的输出电压U_o。

所述副边线圈两端并联有压敏电阻。