一种植入式无线电能传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种植入式无线电能传输装置，包括发射电路、发射线圈、接收线圈与负载电路，发射电路主要由供电模块、高频逆变模块与RLC电能发射模块组成，负载电路主要由RLC电能接收模块、高频整流模块、DC‑DC稳压模块与电池充电模块组成。发射电路通过整流把交流电转换为直流电，再进行高频逆变将直流电变为交流，最后将电信号作用到RLC发射模块上将电场能转变成磁场能，磁场能从发射线圈传递到接收线圈最终传递到负载电路，负载电路通过RLC电能接收模块将接收线圈传递过来的磁场能转变成电场电流信号，经过高频整流得到一个直流电信号，经过DC‑DC稳压电路可以得到对植入式设备进行充电的稳定直流电。

【技术实现步骤摘要】
一种植入式无线电能传输装置
本专利技术属于医疗植入电能传输
，尤其涉及一种植入式无线电能传输装置。
技术介绍
随着我国医疗技术的不断发展和进步，植入式设备的应用越来越广泛，但众所周知，其最大的发展障碍就是充电难的问题。一般的植入式设备主要采用内置电池作为动力源，这种电池通常有一定的工作寿命，可是一旦能量接近耗尽，就需要更换电池，然而对于电量何时耗尽并没有确定的判断。甚至需要在使用年限之前多次检查，以免电池电量耗尽而导致一系列严重后果，而多次不定时的检查无疑会造成很多不便。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的问题，提供一种植入式无线电能传输装置，实现了医疗植入设备的无线电能传输，解决了植入式设备充电难的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种植入式无线电能传输装置，包括发射电路、发射线圈、接收线圈与负载电路，发射电路主要由供电模块、高频逆变模块与RLC电能发射模块组成，负载电路主要由RLC电能接收模块、高频整流模块、DC-DC稳压模块与电池充电模块组成；发射电路的供电模块通过整流把交流电转换为直流电，再经过高频逆变模块将直流电转变为交流电信号，然后将交流电信号作用到RLC电能发射模块上，将电场能转变成磁场能，磁场能从发射线圈传递到接收线圈，然后传递到负载电路，负载电路通过RLC电能接收模块将接收线圈传递过来的磁场能转变成电场电流信号,经过高频整流模块得到直流电信号，最后经过DC-DC稳压电路得到对植入式设备进行充电的稳定直流电；发射电路的供电模块包括桥式整流电路(D1-D4)、LCπ型滤波电路(L、C1、C2)、稳压电路组成，其中稳压电路由多个三极管(BG1-BG4)组成复合调节管实现，增强了稳压效果。外接220V交流电经过一变压器之后，与桥式整流电路相连，将交流电整流成直流电，再经LCπ型滤波电路滤波，最后与稳压电路相连。从而起到了整流稳压的作用。按上述技术方案，负载电路的RLC电能接收模块、高频整流模块包括接收电感、接收电容、桥式整流桥、滤波电容、MAX6398模块，电能由接收电感和接收电容接收后，经过桥式整流桥整流，然后通过一个滤波电容与MAX6398模块连接，MAX6398模块的输出端接负载电路的DC-DC稳压模块。负载电路采用了MAX6398芯片对电路进行高压过压保护。该芯片可以监测输入与输出信号，保证工作装置不会因为所加电压过高而损坏。按上述技术方案，负载电路的DC-DC稳压模块包括稳压芯片LM2598、稳压二极管IN5824、电感L和电容C，负载电路的高频整流模块的输出电压经稳压芯片LM2598和稳压二极管IN5824稳压，由电感L和电容C滤波后输出直流5V，为负载电路的电池充电模块提供电能。负载电路的DC-DC稳压模块的作用是对负载电路的高频整流模块的输出电压进行稳压。稳压芯片LM2598配合稳压二极管IN5824，可以有效降低高频整流模块整流后所得到直流电的波动，防止对植入式设备充电造成损坏。负载电路的电池充电模块采用了恒流/恒压线性充电芯片ADP2291，最低输入电压4.5V，最高输入电压12V。该芯片外围结构简单,芯片内设有多级周期充电控制逻辑,优化充电过程延长电池寿命。前级DC-DC稳压电路为ADP2291提供稳定的5V直流供电,使芯片可以正常工作。R2为电流调节电阻,通过调节大小可以使充电电流在1.5A范围内改变。本专利技术产生的有益效果是：实现了医疗植入设备的无线电能传输，解决了植入式设备充电难的问题。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例植入式无线电能传输装置的系统结构框图；图2是本专利技术实施例植入式无线电能传输装置的发射电路的供电模块电路图；图3是本专利技术实施例植入式无线电能传输装置的负载电路的RLC电能接收模块、高频整流模块电路图；图4是本专利技术实施例植入式无线电能传输装置的负载电路的DC-DC稳压模块电路图；图5是本专利技术实施例植入式无线电能传输装置的负载电路的电池充电模块电路图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例中，提供一种植入式无线电能传输装置，包括发射电路、发射线圈、接收线圈与负载电路，发射电路主要由供电模块、高频逆变模块与RLC电能发射模块组成，负载电路主要由RLC电能接收模块、高频整流模块、DC-DC稳压模块与电池充电模块组成；发射电路的供电模块通过整流把交流电转换为直流电，再经过高频逆变模块将直流电转变为交流电信号，然后将交流电信号作用到RLC电能发射模块上，将电场能转变成磁场能，磁场能从发射线圈传递到接收线圈，然后传递到负载电路，负载电路通过RLC电能接收模块将接收线圈传递过来的磁场能转变成电场电流信号,经过高频整流模块得到直流电信号，最后经过DC-DC稳压电路得到对植入式设备进行充电的稳定直流电；发射电路的供电模块包括桥式整流电路(D1-D4)、LCπ型滤波电路(L、C1、C2)、稳压电路组成，其中稳压电路由多个三极管(BG1-BG4)组成复合调节管实现，增强了稳压效果。外接220V交流电经过一变压器之后，与桥式整流电路相连，将交流电整流成直流电，再经LCπ型滤波电路滤波，最后与稳压电路相连。从而起到了整流稳压的作用。如图1所示为，本专利技术的系统结构框图。根据植入式无线传能系统的结构图可以分析出系统工作流程以及能量转换过程。具体分析如下：对于发射电路而言,首先通过整流模块把50Hz的正常用电转换为直流电信号,随后利用高频逆变模块作用于整流后的稳定直流信号,将其转换成为高频交流信号,最后将高频电信号作用到RLC电能发射模块上将电场能转变成磁场能；对于无线传能过程发射电路发射出的磁场能利用电磁共振的基本原理从发射线圈传递到接收线圈最终传递到负载电路，对于负载电路首先通过RLC电能接收模块将接收线圈传递过来的磁场能转变成高频电流信号,由于交流电并不能直接用来充电,将转换得到的电流通过高频整流电路,得到一个直流电信号,考虑到在磁共振无线传能过程由于环境因素的影响,所设计的植入式无线传能系统整流完成得到的直流电压可能会出现一定的波动，这将极大的缩短所充电池的使用寿命，为解决这一问题，将高频整流得到的直流电压通过DC-DC直流稳压模块得到波动较小的直流电压，最终将电能传递到植入式设备上完成充电。如图2所示，发射电路的供电模块由桥式整流电路，LCπ型滤波电路和稳压电路组成，其中稳压电路由多个三极管组成复合调节管实现，增强了稳压效果。本专利技术采用了串联稳压电路结构，由三极管BG与稳压二极管DW组成。在串联稳压电路中，三级管BG配合稳压二级管DW使用,起到调节管作用。在实际应用中由于输出电压的变化量很小,导致其对调节三极管的影响很小使得三极管的调节效果并不是很显著,稳巧效果也不是很好。为解决这个问题本专利技术在电路中添加了一个直流放大三极管,首先将电压变化量放大,然后再将其作用于调节三级管从而增强稳压效果。同时,考虑到植入式无线传能系统要求的系统电流比较大,这就要求使用大功率的调节三极管。如果使用功率比较大的三极管就出现了两个问题:一是比较放大电路所提供的电流不能满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植入式无线电能传输装置，其特征在于，包括发射电路、发射线圈、接收线圈与负载电路，发射电路主要由供电模块、高频逆变模块与RLC电能发射模块组成，负载电路主要由RLC电能接收模块、高频整流模块、DC‑DC稳压模块与电池充电模块组成；发射电路的供电模块通过整流把交流电转换为直流电，再经过高频逆变模块将直流电转变为交流电信号，然后将交流电信号作用到RLC电能发射模块上，将电场能转变成磁场能，磁场能从发射线圈传递到接收线圈，然后传递到负载电路，负载电路通过RLC电能接收模块将接收线圈传递过来的磁场能转变成电场电流信号,经过高频整流模块得到直流电信号，最后经过DC‑DC稳压电路得到对植入式设备进行充电的稳定直流电；发射电路的供电模块包括桥式整流电路、LCπ型滤波电路、稳压电路组成，其中稳压电路由多个三极管组成复合调节管实现，外接220V交流电经过一变压器之后，与桥式整流电路相连，将交流电整流成直流电，再经LCπ型滤波电路滤波，最后与稳压电路相连。

【技术特征摘要】
1.一种植入式无线电能传输装置，其特征在于，包括发射电路、发射线圈、接收线圈与负载电路，发射电路主要由供电模块、高频逆变模块与RLC电能发射模块组成，负载电路主要由RLC电能接收模块、高频整流模块、DC-DC稳压模块与电池充电模块组成；发射电路的供电模块通过整流把交流电转换为直流电，再经过高频逆变模块将直流电转变为交流电信号，然后将交流电信号作用到RLC电能发射模块上，将电场能转变成磁场能，磁场能从发射线圈传递到接收线圈，然后传递到负载电路，负载电路通过RLC电能接收模块将接收线圈传递过来的磁场能转变成电场电流信号,经过高频整流模块得到直流电信号，最后经过DC-DC稳压电路得到对植入式设备进行充电的稳定直流电；发射电路的供电模块包括桥式整流电路、LCπ型滤波电路、稳压电路组成，其中稳压电路由多个三极管组成复合调节管实现，外接220V交...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈跃鹏，王琳，王宇榕，熊思琦，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42