[发明专利]稳流电源

说明书

用于向可变电阻负载提供稳定电流的设备和方法。由主电源供电的升压器在负载两端提供可调电压，而与负载串联的电流调节器保持期望的电流。当在电流调节器两端的电压降超过上限阈值时，升压器输出降低到较低水平以减少由电流调节器消耗的功率，并从而提高效率。当在电流调节器两端的电压降小于下限阈值时，升压器输出增加到较高水平。在突发模式操作中，升压器输出在全电压和零电压之间交替，且可选的电容器在放电期间在电阻负载两端提供电压。在升压器输出不是浮动的情况下，可选的二极管确保电容器通过负载放电。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月25日提交的标题为“Constant-current power supplysystem”的美国临时专利申请序列号62/703,244和于2018年7月25日与前述申请同时提交的标题为“Burst mode constant-current power supply system”的美国临时专利申请序列号62/703,256的利益，这两个临时专利申请的提交优先权特此被主张。

领域

本发明涉及基于稳定电流源(regulated current source)的电力设备和系统。

背景

诸如电池和电源干线出口(main outlets)的电源一般提供在某些情况下可以直接被应用的稳定电压(regulated voltage)。相反，一般具有广泛变化的电阻的生物和类似负载常常需要稳定电流(regulated current)。

图1是稳定电流源100的简单常规配置的框图。主电能量源105供应相对于局部(底盘)接地107测量的电压V_in，该电压V_in连接到升压器110的输入端111以在电力输出点112处提供更高的电压V_out 108。V_out 108连接到输出端子135，输出端子135连接到具有可变电阻R_var的外部负载150的一个引线。稳定电流源100的另一输出端子130连接到外部负载150的另一引线。期望将稳定电流I_load 140驱动通过外部负载150。因此，输出端子130连接到电流调节器120，该电流调节器120通过自动改变其内电阻而被调整以使稳定电流I_load 140通过。作为结果，变化的调节器电压降V_reg145在电流调节器120两端出现，变化的调节器电压降V_reg 145随着R_var值的变化而变化。

如所公知的，诸如电流源100的配置是非常低效的，因为电流调节器120消耗功率P＝V_reg*I_load，其是被浪费的，因为该功率没有被外部负载150所利用。

已知的电源干线恒流电源集成电流调节器，其中反馈用于启动诸如脉宽调制(PWM)的机制。几个布置基于这种技术，但是没有一个布置提供具有单独电流调节器的单独升压器(和/或调节器)。

因此，使更有效的稳定电流源利用升高的电压是合乎需要的，该稳定电流源仍然保持电流源100的简单性和可靠性。这个目标通过本发明的实施例来实现。

应用

施加稳定电流(诸如由本发明的实施例提供的稳定电流)在各种治疗场景中的医学和生物应用中是特别有用的。特定的治疗区域包括但不限于：

肌与骨骼、皮肤和软组织问题：

急性和亚急性的脊骨疼痛，包括椎间盘性、肌筋膜、韧带或小平面关节疼痛；

骨盆疼痛；

胸廓出口综合征；

急性和/或慢性的四肢关节疼痛；

骨关节炎、类风湿性关节炎、滑囊炎；