[发明专利]一种生物医用的无线能量传输系统

摘要

本发明涉及一种生物医用的无线能量传输系统，通过采用传输距离最远可达米极范围的磁耦合谐振式无线能量传输技术，满足了一般生物医用植入设备传输距离的需求，并通过实现可重构整流器在半波整流器、全波整流器和倍压器这三种工作模式下运行，控制不同工作模式的占空比，实现不仅能够保证传输效率的同时，还能使得体内接收电路的输出功率可调；并考虑到不同工作模式下的整流器的输入电容不同会导致体内谐振电路的失谐问题，还引入谐振调节单元，保证体内外谐振电路在同一谐振频率，提高传输效率；另外还通过电压调整器和过压保护电路，使得生物医用植入式设备的供电电压安全稳定。

主权项

一种生物医用的无线能量传输系统，其特征在于：包括体外发射电路和体内接收电路；所述体外发射电路包括供电电源、死区时间发生器、栅极驱动电路、功率放大器和体外谐振电路；所述供电电源的输出端分别与所述死区时间发生器、栅极驱动电路和功率放大器的电源输入端电连接；所述死区时间发生器的输出端与栅极驱动电路的输入端电连接；所述栅极驱动电路的输出端与所述功率放大器的输入端电连接；所述功率放大器的输出端与所述体外谐振电路的输入端电连接；所述体外谐振电路将由功率放大器输出的能量发射到所述体内接收电路；以及，所述体内接收电路包括体内谐振电路、谐振调节单元、可重构整流器、电压调整器、微控制单元和过压保护控制电路；所述体内谐振电路与所述体外谐振电路通过磁场耦合，接收由所述体外谐振电路发射的能量，且所述体内谐振电路的输出端与所述谐振调节单元的输入端电连接；所述谐振调节单元的输出端与所述可重构整流器的输入端电连接，输出第一交流信号和第二交流信号；所述可重构整流器的输出端与所述电压调整器的输入端电连接，输出直流信号；所述电压调整器的第一输出端用于接入生物医用植入式设备，输出稳定的直流电压；且所述电压调整器的第二输出端与所述过压保护控制电路的第一输入端电连接，输出基准电压；所述微控制单元的输入端与所述可重构整流器的输出端电连接，并接收所述直流信号；微控制单元的第一输出端与所述谐振调节单元的第一控制端电连接，输出第一控制信号；微控制单元的第二输出端和第三输出端分别与所述可重构整流器的第一模式控制端和第二模式控制端电连接，分别输出第一模式切换信号和第二模式切换信号；且，所述微控制单元通过第一模式切换信号和第二模式切换信号控制所述可重构整流器在半波整流器、全波整流器和倍压器这三种工作模式之间切换，并通过控制不同工作模式的占空比，实现可重构整流器的输出端输出的功率可调；所述过压保护控制电路的第一输入端与所述可重构整流器的输出端电连接，并接收所述直流信号；过压保护控制电路的第二输入端与所述电压调整器的第二输出端电连接，并接收所述基准电压；过压保护控制电路的输出端与所述谐振调节单元的第二控制端电连接，输出第二控制信号。