[发明专利]一种自适应恒压高效率无线供电系统

摘要

本发明公开了一种自适应恒压高效率无线供电系统，包括能量发射模块、能量接收模块、线圈模块和恒压闭环控制模块，能量发射模块包括逆E类功率放大器模块和功率放大器最佳状态自适应模块，能量接收模块包括整流模块、稳压模块、接收线圈和电容，线圈模块包括发射线圈、中继线圈，恒压闭环控制模块包括蓝牙通信模块、功率调控模块和PC端监测调控模块。本发明的无线供电系统能使得功率放大器处于零电流关断和零电流导数关断的最佳工作状态，提高无线能量传输的效率，能够在PC端监测调控模块调整刺激参数，且集成了数据采集、数据通信、远程控制等辅助功能，使得植入式医疗系统的性能得到进一步完善，扩大了临床医学上的应用范围和实用性。

主权项

1.一种自适应恒压高效率无线供电系统，其特征在于：包括能量发射模块、能量接收模块、线圈模块、恒压闭环控制模块；所述能量发射模块分别与线圈模块和恒压闭环控制模块连接，线圈模块通过能量接收模块与恒压闭环控制模块连接；所述能量发射模块用于将直流电源所提供的直流功率转变为与驱动信号频率相同的交流功率，并在线圈模块处产生变化的磁场，再由能量接收模块电磁感应产生同频率的交流电压信号，完成能量由发射模块到接收模块的无线传递；所述能量发射模块包括逆E类功率放大器模块和逆E类功率放大器最佳状态自适应模块；所述能量接收模块用于感应中继线圈的磁场变化并产生与发射交流电压信号同频率的交流电压信号，并将电磁感应产生的交流电压信号转换成稳定的直流电压信号，供给植入式神经刺激器，所述能量接收模块包括整流模块、稳压模块、接收线圈和电容，其中，接收线圈用于感应磁场变化，并产生感应交流电压信号，接收线圈和电容组成并联谐振网络，并联谐振网络的谐振频率与能量发射模块所发射的交流电压信号的频率相同；整流模块用于对接收线圈接收到的交流电压信号进行整流，并将整流后的电压信号传输给稳压模块；稳压模块对整流后的电压信号进行稳压，输出稳定的直流电压信号供给神经刺激器；所述线圈模块包括发射线圈和多个中继线圈，所述发射线圈与中继线圈为头戴头盔型，所述发射线圈用于产生变化的磁场，中继线圈用于增强发射线圈与接收线圈间的耦合程度；所述恒压闭环控制模块用于调节逆E类功率放大器的输出功率以维持体内供电电压的稳定，所述恒压闭环控制模块包括蓝牙通信模块、功率调控模块和PC端监测调控模块，蓝牙通信模块分别与功率调节模块和PC端监测调控模块相连；所述蓝牙通信模块包括内部CC260芯片和外部CC260芯片，所述内部CC260芯片将接收端稳压后的电压值采集为第一数据包，并通过蓝牙通信的方式传输到外部CC2640芯片，外部CC2640芯片接收第一数据包，并将第一数据包通过UART串口传输到树莓派；外部CC2640芯片将PC端监测调控模块发送的第二数据包通过蓝牙通信的方式传输到内部CC2640芯片，再由内部CC2640通过串口发送给神经刺激器，并设置刺激参数；所述功率调控模块主要包含树莓派、电压调节模块和压控电流源，树莓派通过调控电压调控模块来调控逆E类功率放大器的直流输入功率来调控逆E类功率放大器的输出功率，以实现对能量接收模块接收到的电压值的调控；所述电压调节模块包括数字电位器和DC‑DC模块，DC‑DC模块的输出电压随数字电位器的阻值变化而变化；所述压控电流源包括低压差线性稳压器和电流监控芯片，所述低压差线性稳压器与电流监控芯片连接；所述树莓派接收蓝牙通信模块发送的第一数据包后，将第一数据包与PC端用户设定的参数进行比较，且将第一数据包发送至PC端监测调控模块，同时输出控制数字电位器的信号，数字电位器根据树莓派的控制信号来调节其自身的阻值；所述PC端监测调控模块用于对接收端电压的监测和对植入式刺激器刺激参数的调控，通过WI‑F I通信与树莓派进行数据交换，通过互联网通信与远程控制端连接；所述PC端监测调控模块通过WI‑F I通信方式与树莓派连接，接收树莓派发送的第一数据包数据并将第一数据包显示在PC机的用户图形界面上供用户监测，同时，用户输入的刺激参数，由PC端监测调控模块打包为第二数据包，并将第二数据包通过WI‑F I通信方式发送至树莓派。