电源系统及输出电压控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电源系统以及一种输出电压控制方法。所述电源系统中的升压模块包括二极管串联链路以及两个以上的电容，二极管串联链路总的正极端连接基础电源模块的正极，总的负极端连接升压输出端，各个升压电容的上极板分别连接至二极管串联链路之间的不同串联节点，另外，控制模块基于升压要求设定升压倍数，并在时钟信号控制下调节每个升压电容的下极板分别处于高电平、低电平和高阻态中的一种，进而调节所述升压输出端的电压为所述基础电压的设定倍数，可以实现升压倍数可调，有助于降低升压损耗，提高电源输出效率，而且，所述电源系统不需要采用电感元件，在强磁环境下也可以实现稳定的电压输出。以实现稳定的电压输出。以实现稳定的电压输出。

【技术实现步骤摘要】
电源系统及输出电压控制方法


[0001]本专利技术涉及电源
，尤其涉及一种电源系统以及一种采用所述电源系统的输出电压控制方法。

技术介绍

[0002]有源植入医疗器械(Active Implantable Medical Device，AIMD)是指产品的预期用途是植入人体内、需要使用电、气等驱动的医疗器械，例如植入式心脏起搏器、植入式除颤器、植入式神经刺激器、植入式膀胱刺激器、植入式括约肌刺激器、植入式横膈膜刺激器、植入式有源服药设备等等。
[0003]随着技术的发展，目前多种有源植入式医疗器械的电源系统被设计为可植入的，并且为了达到小体积、噪声小的使用要求，通常采用电压较小的电池供电。例如植入式心脏起搏器(cardiac pacemaker)，其用于产生心脏刺激信号以达到治疗慢性心律失常等心脏功能障碍的目的。植入式心脏起搏器所产生的起搏脉冲的幅度应满足一定要求，即需产生需要的起搏电压才能刺激心脏收缩而搏动，因此电源系统通常还设置有升压电路以获得所需的起搏电压。还例如脑深部电刺激(Deep brain stimulation，DBS)器，由于其优于损毁手术的临床效果，不破坏脑组织的微创伤手术过程以及治疗方案的可逆，已成为世界范围内晚期帕金森病的首选治疗手段。对于脑深部电刺激器，电源系统也需采用升压电路来获得所需的脉冲电压。
[0004]对于不同的患者或者不同的植入式医疗设备，升压电路所要求的输出电压(或刺激电压)常常是不同的，但目前常用的升压电路的可升压倍数是固定的，导致在输出非高幅值时容易产生较大的升压损耗，使得电源系统的输出效率较低。

技术实现思路

[0005]为了解决现有升压电路存在的上述问题，本专利技术提供一种电源系统。另外还提供一种采用所述电源系统的输出电压控制方法。
[0006]一方面，本专利技术提供一种电源系统，包括基础电源模块、升压模块以及控制模块；所述基础电源模块用于提供一基础电压；所述升压模块包括至少两个二极管以及至少两个升压电容，所述至少两个二极管依次串联形成二极管串联链路，所述二极管串联链路总的正极端连接所述基础电源模块的正极，所述二极管串联链路总的负极端连接所述电源系统的升压输出端，各个所述升压电容的上极板分别连接至所述二极管串联链路中的不同串联节点；所述控制模块连接所述升压模块，所述控制模块被配置为基于升压要求设定升压倍数，并在时钟信号控制下调节每个所述升压电容的下极板分别处于高电平、低电平和高阻态中的一种，进而调节所述升压输出端的电压为所述基础电压的设定倍数。
[0007]可选的，所述升压模块还包括至少一个储能滤波电容，所述储能滤波电容的上极板连接所述升压输出端，下极板接地。
[0008]可选的，所述控制模块包括一组级联的反相单元和信号控制单元，每级所述反相
单元的输出端与相应的一个所述升压电容的下极板连接，所述信号控制单元具有一电压信号输出端和若干使能信号输出端，所述电压信号输出端连接第一级所述反相单元的输入端，以输入高低电平周期变化的电压信号，各个所述使能信号输出端分别连接各级所述反相单元的使能输入端，使得各级所述反相单元仅在获得有效的使能信号后，方能接收自身输入端的电压信号并执行反相操作，否则所述反相单元的输出端为高阻态。
[0009]可选的，所述使能信号输出端为低电平时，所述使能信号有效，以使对应的所述反相单元接收所述电压信号并执行所述反相操作；所述使能信号输出端为高电平时，所述使能信号无效，以使所述反相单元的输出端为高阻态。
[0010]可选的，所述电压信号输出端输出的电压信号为方波信号，所述方波信号的高电平电压值与所述基础电压相等，低电平电压值为0V。
[0011]可选的，所述电压信号输出端输出的电压信号的频率范围为10kHz～200kHz。
[0012]可选的，所述信号控制单元为可植入微控制器。
[0013]可选的，所述基础电源模块为直流电源，所述基础电压为2.5V～3.7V。
[0014]可选的，所述升压模块包括2～4个所述电容。
[0015]可选的，所述电源系统为植入式医疗设备的电源系统，所述植入式医疗设备为心脏起搏器或脑深部电刺激器。
[0016]一方面，本专利技术提供一种采用上述电源系统的输出电压控制方法，包括以下步骤：根据升压要求和所述基础电压，设定升压倍数；以及根据设定的所述升压倍数，在时钟信号控制下调节每个所述升压电容的下极板分别处于高电平、低电平和高阻态中的一种，进而调节所述升压输出端的电压为所述基础电压的设定倍数；其中，当所述升压倍数设定为N时，控制各级所述反相单元中与所述电压信号输出端连接的前(N
‑
1)级所述反相单元使能有效而其余级所述反相单元使能无效，通过所述电压信号输出端向各级使能有效的所述反相单元输入高低电平周期变化的电压信号，随着电压信号变化，所述储能滤波电容充电并稳压在N倍所述基础电压，N为大于等于1的整数。
[0017]可选的，所述输出电压控制方法中，通过以下方式调节所述升压电容的下极板处于高电平、低电平和高阻态中的一种：
[0018]在所述反相单元使能有效的状态下，将输入所述反相单元的所述电压信号设置为高电平，以使所述反相单元对应的所述升压电容的所述下极板处于低电平；在所述反相单元使能有效的状态下，将输入所述反相单元的所述电压信号设置为低电平，以使所述反相单元对应的所述升压电容的所述下极板处于高电平；或者，通过调节所述反相单元的使能信号，使所述反相单元使能无效，则所述反相单元对应的所述升压电容的所述下极板处于高阻态。
[0019]本专利技术提供的电源系统，设置有升压模块以及连接所述升压模块的控制模块，所述升压模块包括二极管串联链路以及至少两个升压电容，所述二极管串联链路总的正极端连接所述基础电源模块的正极，总的负极端连接电源系统的升压输出端，各个所述升压电容的上极板分别连接至所述二极管串联链路中的不同串联节点，所述控制模块被配置为基于升压要求设定升压倍数，并在时钟信号控制下调节每个所述升压电容的下极板分别处于高电平、低电平和高阻态中的一种，进而调节所述升压输出端的电压为所述基础电压的设定倍数。利用所述电源系统可以实现升压倍数可调，有助于降低升压损耗，提高电源输出效
率。另外，所述电源系统不需要采用电感元件，从而在强磁环境下也可以实现稳定的电压输出，有助于降低故障率，提高其寿命。采用上述电源系统的输出电压控制方法具有类似的优点。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例的电源系统的模块示意图。
[0021]图2是本专利技术一实施例的电源系统的电路示意图。
[0022]图3是本专利技术一实施例中电压信号输出端输出的电压信号的示意图。
[0023]图4是本专利技术一实施例的输出电压控制方法的流程示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]100
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电源系统；110
‑
基础电源模块；120
‑
升压模块；130...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源系统，其特征在于，包括：基础电源模块，用于提供一基础电压；升压模块，包括至少两个二极管以及至少两个升压电容，所述至少两个二极管依次串联形成二极管串联链路，所述二极管串联链路总的正极端连接所述基础电源模块的正极，所述二极管串联链路总的负极端连接所述电源系统的升压输出端，各个所述升压电容的上极板分别连接至所述二极管串联链路中的不同串联节点；以及，控制模块，连接所述升压模块，所述控制模块被配置为基于升压要求设定升压倍数，并在时钟信号控制下调节每个所述升压电容的下极板分别处于高电平、低电平和高阻态中的一种，进而调节所述升压输出端的电压为所述基础电压的设定倍数。2.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述升压模块还包括至少一个储能滤波电容，所述储能滤波电容的上极板连接所述升压输出端，下极板接地。3.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制模块包括：一组级联的反相单元，每级所述反相单元的输出端与相应的一个所述升压电容的下极板连接；以及，信号控制单元，具有一电压信号输出端和若干使能信号输出端，所述电压信号输出端连接第一级所述反相单元的输入端，以输入高低电平周期变化的电压信号，各个所述使能信号输出端分别连接各级所述反相单元的使能输入端，使得各级所述反相单元仅在获得有效的使能信号后，方能接收自身输入端的电压信号并执行反相操作，否则所述反相单元的输出端为高阻态。4.如权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述使能信号输出端为低电平时，所述使能信号有效，以使对应的所述反相单元接收所述电压信号并执行所述反相操作；所述使能信号输出端为高电平时，所述使能信号无效，以使所述反相单元的输出端为高阻态。5.如权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述电压信号输出端输出的电压信号为方波信号，所述方波信号的高电平电压值与所述基础电压相等，所述方波信号的低电平电压值为0V。6.如权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述电压信号输出端输...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚嘉骏，何庆，何舒林，
申请(专利权)人：上海神奕医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：