[發明專利]植入式自適應無線電源傳輸方法及系統

無效

• 申請號: 201210320157.3
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102832722A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 吳朝暉;趙明劍;李斌;黃穗彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.植入式自適應無線電源傳輸方法，其特征在在于該方法基于PWM誤差采樣與LSK調制，通過一個體外無線電源發射單元及一個體內的無線電源接收與恢復單元實現，體外無線電源發射單元發射的能量通過無線電磁耦合方式傳遞到體內；體內的無線電源接收與恢復單元將無線電能恢復為直流電源，為體內其他植入設備供電；由傳輸距離變化及負載變化引起的直流電源的波動變化量通過PWM誤差采樣與LSK調制技術無線反饋到體外無線電源發射單元，并通過體外LSK解調與嵌入的MCU數字控制技術實現根據植入體內設備對所需電量的變化進行體外無線電源發射功率的自適應調節。

2.實現權利要求1所述傳輸方法的植入式自適應無線電源傳輸系統，其特征在于：包括體外無線電源發射單元及體內無線電源接收與恢復單元，所述體外無線電源發射單元包括本振源、數控增益功率放大器、體外無線感應雙向匹配線圈、LSK解調電路和嵌入式MCU單元；所述本振源的輸出連接至所述數控功率放大器的一個輸入端，所述數控功率放大器的輸出端連接至所述體外無線感應雙向匹配線圈的輸入端，所述體外無線感應雙向匹配線圈根據所述數控功率放大器的功率向自由空間發射無線電能；所述體外無線感應雙向匹配線圈的采樣端口感應到體內通過PWM誤差采樣與LSK調制并無線反饋至體外的反饋信號，然后輸入至所述LSK解調電路，所述LSK解調電路的輸出端連接到所述嵌入式MCU單元，所述嵌入式MCU單元完成PWM解調與編碼，嵌入式MCU單元的輸出接所述數控增益功率放大器的另一個輸入端，對所述數控增益功率放大器的輸出功率進行數字控制。

3.如權利要求2所述的植入式自適應無線電源傳輸系統，其特征在于：所述體內無線電源接收與恢復單元包括體內無線感應雙向匹配線圈、全波整流電路、線性穩壓電路、PWM誤差采樣電路和LSK調制電路；所述體外無線電源發射單元發射的無線電能通過所述體內雙向匹配線圈接收后，輸入至所述全波整流電路，所述全波整流電路的輸出端連接至所述線性穩壓電路，所述線性穩壓電路輸出植入體內設備所需的直流電源信號，所述全波整流電路的輸出端同時連接至所述PWM誤差采樣電路的輸入端，所述PWM誤差采樣電路的輸出端連接至所述LSK調制電路的輸入端，最終所述LSK調制電路輸出的反應所述全波整流電路輸出變化量的信號通過所述體內雙向匹配線圈無線反饋到所述體外無線電源發射單元。

4.如權利要求3所述的植入式自適應無線電源傳輸系統，其特征在于：所述體外無線感應雙向匹配線圈與體內無線感應雙向匹配線圈中還包括相應的匹配諧振網絡；所述體外無線感應雙向匹配線圈向所述體內無線感應雙向匹配線圈輻射無線電能，并同時接收所述體內無線感應匹配線圈無線反饋輻射的LSK調制信號。

5.如權利要求3所述的植入式自適應無線電源傳輸系統，其特征在于：所述的數控增益功率放大器包括數控開關電源、功率放大電路和串聯諧振回路，所述數控開關電源為所述功率放大電路提供可控的直流電源電壓，通過調節所述數控開關電源輸出的直流電壓，實現對所述功率放大器輸出無線電能信號功率的控制，所述功率放大器采用D類功放結構工作于開關狀態，其輸出端連接到具有阻抗變換與匹配功能的所述串聯諧振回路。

6.如權利要求3所述的植入式自適應無線電源傳輸系統，其特征還在于：所述LSK解調電路的輸入端連接到所述體外無線感應雙向匹配線圈的采樣端口，體內無線感應匹配線圈無線反饋輻射的LSK調制信號進行解調，并通過模擬信號放大、濾波、數字判決處理后產生與所述PWM誤差采樣電路的輸出相對應的PWM誤差采樣數字信號。

7.如權利要求3所述的植入式自適應無線電源傳輸系統，其特征還在于：所述的嵌入式MCU單元對數字信號占空比計數測量，實現對所述PWM誤差采樣數字信號的解調，并對解調后的信號進行數字編碼，從而調控所述數控增益功率放大器的輸出功率。

8.如權利要求3所述的植入式自適應無線電源傳輸系統，其特征在于：所述PWM誤差采樣電路，先將所述全波整流電路輸出信號與預設基準電平進行比對與誤差采樣，隨后通過與三角波的比較判決實現PWM調制；所述PWM誤差采樣電路輸出的信號為數字信號，其占空比跟隨所述全波整流電路輸出信號誤差量的變化而變化。