双输出整流稳压电路

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种双输出整流稳压电路。

背景技术

随着植入式医疗电子器件的发展，植入式医疗设备(Implantable MedicalDevice，IMD)在临床上被广泛使用。在实际临床应用过程中，IMD需要长期稳定的供能，而使用一次性电池会受到电池容量和使用寿命的限制，需要定期进行外科手术更换电池，这将会给患者带来巨大的痛苦甚至生命危险。无线充电技术的发展为IMD的供能开辟了一条新的渠道，为了进一步提高无线充电的充电效率和有效距离，磁耦合谐振的无线充电方式(Magnetically-Coupled Resonant Wireless Power Transfer，MCR-WPT)被广泛应用于IMD。MCR-WPT是利用线圈间耦合谐振的原理建立能量传输通道，将能量高效地从发射端传递到接收端。

在一个植入式器件的无线充电系统中，通常希望能量接收端电路体积较小，且能够提供两路或者更多的输出电压。在系统需要两路输出情况下，通常能量接收端可以采用整流器两级级联单电感多输出电源转换器的方案，能够产生两路不同的直流电压输出。但是，单电感多输出电源转换器引入了较多的片外元器件，电路开销大，且两级级联的方案导致系统效率较低。为了简化能量接收端电路的结构，目前通常采用基于全桥整流器拓扑结构的整流稳压电路结构。然而，这种结构能够实现的电压转换比小于1，当能量发射端和能量接收端之间因为未对准、距离较远或受到其它物品阻隔等情况引起的弱耦合情况发生时，能够提供的输出功率就更低了。另外，由于全桥整流器拓扑结构的局限性，电路通常会使用较多的功率场效应晶体管，提供的两路输出电压也比较相近。

发明内容

本发明提供一种双输出整流稳压电路，可以克服上述背景技术中存在的技术问题，具有较高的电压转换比，提供较大的输出功率，并能实现两路不同的输出电压。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种双输出整流稳压电路，其特征在于，包括电感、第一电容、第二电容、第三电容、第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一开关、第二开关、第一比较器、第二比较器、第一迟滞比较器、第二迟滞比较器、自启动电路、时钟产生器、第一分压电路、第二分压电路、基准电压源、线性稳压器和数字控制器。

所述电感与所述第一电容并联后，一端为交流信号输入端，连接所述第一场效应晶体管的源极和所述第二场效应晶体管的源极，另一端连接至第二直流电压输出端；所述第一场效应晶体管的漏极连接至第一直流电压输出端，所述第二场效应晶体管的漏极接地；所述第二电容一端连接至所述第一直流电压输出端，另一端连接至所述第二直流电压输出端；所述第三电容一端连接至所述第二直流电压输出端，另一端接地；所述第一开关并接在所述场第一效应晶体管的栅极和漏极之间，所述第二开关并接在所述第二场效应晶体管的栅极和漏极之间；所述第一比较器的同相输入端连接至所述第一场效应晶体管的漏极，反相输入端连接至所述第一场效应晶体管的源极，输出端连接至所述第一场效应晶体管的栅极；所述第二比较器的同相输入端接地，反相输入端连接至所述第二场效应晶体管的源极，输出端连接至所述第二场效应晶体管的栅极。

所述自启动电路的输入端连接至所述第一直流电压输出端，输出端连接至所述数字控制器的输入端；所述第一分压电路的输入端连接至所述第一直流电压输出端，输出端连接至所述第一迟滞比较器的同相输入端；所述第二分压电路的输入端连接至所述第二直流电压输出端，输出端连接至所述第二迟滞比较器的同相输入端；所述基准电压源的输入端连接至所述第一直流电压输出端，输出端连接至所述线形稳压器的输入端；所述线性稳压器的输出端分别连接至所述第一迟滞比较器的反相输入端和所述第二迟滞比较器的反相输入端；所述第一迟滞比较器的输出端和所述第二迟滞比较器的输出端均连接至所述数字控制器的输入端；所述时钟产生器的输入端连接至所述交流信号输入端，输出端连接至所述数字控制器的输入端；所述数字控制器的四个输出端分别连接至所述第一开关的使能端、所述第二开关的使能端、所述第一比较器的使能端和所述第二比较器的使能端。

进一步地，所述第一场效应晶体管为P沟道功率场效应晶体管，所述第二场效应晶体管为N沟道功率场效应晶体管。

可选择地，所述双输出整流稳压电路还包括第三开关，所述第三开关一端接所述交流信号输入端，另一端连接至所述第二直流电压输出端。

进一步地，所述第一开关、所述第二开关均为场效应晶体管，所述第三开关为场效应晶体管或CMOS传输门。

本发明实施例提供的双输出整流稳压电路基于倍压式的拓扑结构对传统无线充电技术中的整流稳压电路进行优化设计，采用两个场效应晶体管，并与数字控制电路相结合，实现了单级倍压式双输出整流稳压，具有较高的电压转换比，提供了较大的输出功率，能实现两路不同的输出电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种双输出整流稳压电路的原理示意图；

图2为图1所示的双输出整流稳压电路两个输出均充电的原理示意图；

图3为图1所示的双输出整流稳压电路仅第一直流电压输出端充电的原理示意图；

图4为图1所示的双输出整流稳压电路仅第二直流电压输出端充电的原理示意图；

图5为图1所示的双输出整流稳压电路两个输出均不充电的原理示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种双输出整流稳压电路的原理示意图；

图7为图6所示的双输出整流稳压电路两个输出均不充电的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种双输出整流稳压电路的原理示意图。如图1所示，该电路包括电感L、第一电容C

电感L与第一电容C

自启动电路的输入端连接至第一直流电压输出端V

上述整个电路包括两部分，一部分是由电感L、第一电容C

时钟产生器从交流信号输入端V

当在交流信号输入端V

当第一直流电压输出端V

在实际应用中，由于输入电源波动大、充电设备质量问题、过载问题等各种因素，可能会导致输出电压不稳定。本发明实施例通过第一迟滞比较器CMP

具体来说，当第一反馈电压V

当第一反馈电压V

当第一反馈电压V

当第一反馈电压V

其中，第一迟滞比较器CMP

本发明实施例提供的双输出整流稳压电路基于倍压式整流稳压电路的拓扑结构对传统无线充电技术中的整流稳压电路进行优化设计，采用两个场效应晶体管，并与数字控制电路相结合，实现了单级倍压式双输出整流稳压，具有较高的电压转换比，提供了较大的输出功率，能实现两路不同的输出电压。

优选地，上述的第一场效应晶体管M

图6为本发明实施例提供的另一种双输出整流稳压电路的原理示意图。如图6所示，该双输出整流稳压电路是在图1所示的电路基础上增加第三开关S

第三开关S

图7为图6所示的双输出整流稳压电路第一直流电压输出端V

上述实施例提供的双输出整流稳压电路中，为了减小整个电路的尺寸，便于设计制造，上述第一开关S

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。