[发明专利]一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构及控制方法

权利要求书

1.一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构，其特征在于：包括模块化级联全桥结构、子模块并联结构、电容充电结构和刺激线圈结构；所述模块化级联全桥结构包括N个子模块，各子模块全桥桥臂中点相互串联，两侧桥臂中点连接刺激线圈结构；所述子模块为全桥与电容结构，由一个储能电容和四个全桥开关结构组成；所述子模块并联结构包括N-1个并联结构，每个并联结构分为全桥上端并联结构和全桥下端并联结构；所述电容充电结构包括升压充电结构和电感续流结构；通过控制多级子模块放电方式，能够产生参数可控的离散多电平电压脉冲，在刺激线圈中生成多种电流波形，进而生成脉冲宽度、幅值、各相时间参数可控的感应电场，进而实现多种不同的磁刺激效果。

2.根据权利要求1所述的一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构，其特征在于：所述模块化级联全桥结构包括N个子模块：第一子模块SM₁、第二子模块SM₂、…、第N子模块SM_N；其中第一子模块SM₁右桥臂中点与第二子模块SM₂左桥臂中点相连接，第二子模块SM₂右桥臂中点与第三子模块SM₃左桥臂中点相连接，…，第N-1子模块SM_N-1右桥臂中点与第N子模块SM_N左桥臂中点相连接，N个子模块中相邻两桥臂中点相互连接，最两侧桥臂即N个子模块级联时第一子模块SM₁左桥臂中点以及第N子模块SM_N右桥臂中点连接刺激线圈结构。

3.根据权利要求2所述的一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构，其特征在于：每个子模块中包括第一全桥开关结构S₁、第二全桥开关结构S₂、第三全桥开关结构S₃、第四全桥开关结构S₄和储能电容C；其中第一全桥开关结构S₁源极连接第二全桥开关结构S₂漏极，第一全桥开关结构S₁以及第二全桥开关结构S₂构成子模块全桥左桥臂；第三全桥开关结构S₃源极连接第四全桥开关结构S₄漏极，第三全桥开关结构S₃以及第四全桥开关结构S₄构成子模块全桥右桥臂；第一全桥开关结构S₁源极以及第二全桥开关结构S₂漏极相连接构成左桥臂中心点；第三全桥开关结构S₃源极以及第四全桥开关结构S₄漏极相连接构成右桥臂中心点；第一全桥开关结构S₁漏极与第三全桥开关结构S₃漏极相连，构成全桥结构上端；第二全桥开关结构S₂源极与第四全桥开关结构S₄源极相连，构成全桥结构下端；储能电容C正极与第一全桥开关结构S₁、第三全桥开关结构S₃漏极相连，储能电容C负极与第二全桥开关结构S₂、第四全桥开关结构S₄源极相连；全桥开关结构由多个开关管并联组成，全桥开关结构S_i(i∈{1,2,3,4})中包括第一并联开关管S_i1、第二并联开关管S_i2、…、第k并联开关管S_ikk个并联开关管，其中k个并联开关管第一并联开关管S_i1、第二并联开关管S_i2、…、第k并联开关管S_ik的源极相互连接，漏极相互连接，共同构成全桥开关结构。