用于神经刺激器的刺激源发生电路

文档序号:725203 发布日期:2021-04-20 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 用于神经刺激器的刺激源发生电路 (Stimulus source generating circuit for neural stimulator ) 是由 颜雨 朱为然 李彩俊 于 2019-10-18 设计创作,主要内容包括:一种用于神经刺激器的刺激源发生电路,包括:电源模块,用于提供输入电压;升压模块,与电源模块相连接以对输入电压进行升压,并产生刺激源;所述升压模块的充电支路并联在电源模块的两端且包括电感和第一mos管,所述第一mos管的输入端与电感的另一端相连接,输出端连接于电源模块的负极;所述放电支路包括第二mos管及用以输出刺激源的输出支路,所述第二mos管的输入端连接于电感远离电源模块的一端,输出端与输出支路一端连接;调节模块,与所述输出支路相连接以根据刺激源的大小输出工作频率;所述调节模块还与第一mos管和第二mos管的控制端相连接以根据工作频率调整第一mos管和第二mos管的导通或断开;所述第一mos管和第二mos管不能同时导通。(A stimulus generation circuit for a neurostimulator, comprising: a power supply module for providing an input voltage; the boosting module is connected with the power supply module to boost the input voltage and generate a stimulus source; the charging branch of the boosting module is connected in parallel with two ends of the power supply module and comprises an inductor and a first mos tube, the input end of the first mos tube is connected with the other end of the inductor, and the output end of the first mos tube is connected to the negative electrode of the power supply module; the discharge branch comprises a second mos tube and an output branch for outputting a stimulus source, the input end of the second mos tube is connected to one end of the inductor far away from the power supply module, and the output end of the second mos tube is connected with one end of the output branch; the adjusting module is connected with the output branch circuit to output working frequency according to the size of the stimulus source; the adjusting module is also connected with the control ends of the first mos tube and the second mos tube so as to adjust the connection or disconnection of the first mos tube and the second mos tube according to the working frequency; the first mos tube and the second mos tube cannot be conducted simultaneously.)

用于神经刺激器的刺激源发生电路

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域,尤其涉及一种用于神经刺激器的刺激源发生电路。

背景技术

在植入式医疗器械中,神经刺激器通过对靶点神经进行慢性电刺激,有效控制功能性神经疾病和精神病的症状。神经刺激器与人体通过电极相接触。但是,不同人体所需要的刺激的幅值相差较大。但是,现在采用的是电池供电,只能提供3.6V的电压。目前采用boost电路对该电池电压进行升压,并且,电刺激的幅值在0.1V至10V之间,若该刺激源的供电电压远大于刺激器所需电压,则很大一部分能量将会被浪费掉。

因此必须设计一种可产生接近刺激幅值的刺激源的刺激源发生电路。

发明内容

为解决上述问题之一,本发明提供了一种用于神经刺激器的刺激源发生电路,所述刺激源发生电路包括:电源模块,用于提供输入电压;升压模块,与电源模块相连接以对输入电压进行升压,并产生刺激源;所述升压模块包括充电支路和放电支路,所述充电支路并联在电源模块的两端且包括电感和第一mos管,所述电感与电源模块的正极连接,所述第一mos管的输入端与电感的另一端相连接,输出端连接于电源模块的负极;所述放电支路包括第二mos管及用以输出刺激源的输出支路,所述第二mos管的输入端连接于电感远离电源模块的一端,输出端与输出支路一端连接,所述输出支路的另一端连接至电源模块的负极;调节模块,与所述输出支路相连接以根据刺激源的大小输出工作频率;所述调节模块还与第一mos管和第二mos管的控制端相连接以根据工作频率调整第一mos管和第二mos管的导通或断开;所述第一mos管和第二mos管中同时至多只能有一个导通。

作为本发明的进一步改进,所述电源模块包括电池、并联在电池两端的输入电容以及连接在电池和输入电容之间的第一开关。

作为本发明的进一步改进,所述调节模块还包括第一比较器支路、频率控制器和第一设定电压支路,所述频率控制器与第一mos管和第二mos管的控制端通讯连接;所述第一比较器支路包括第一比较器,所述第一比较器的输出端与频率控制器相连接;所述第一比较器的正输入端或负输入端中的一个可选择性的与所述输出支路相连接,另一个与第一设定电压支路相连接。

作为本发明的进一步改进,所述调节模块还包括与频率控制器通讯连接的振荡器、及驱动器,所述振荡器连接至驱动器的输入端,所述驱动器的输出端连接至第一mos管和第二mos管的控制端。

作为本发明的进一步改进,所述输出支路包括输出电容,所述输出电容的两端分别连接于第二mos管的输出端和电源模块的负极,所述输出电容的两端用以输出刺激源;所述输出支路还包括并联于输出电容两端的分压支路,所述分压支路包括串联的第一电阻和第二电阻,所述第一比较器可选择性的连接于第一电阻和第二电阻之间。

作为本发明的进一步改进,所述刺激源发生电路包括基准电压模块,所述基准电压模块可产生第一设定电压;所述第一设定电压支路包括第一电容,所述第一电容一端接地;所述第一比较器支路还包括第一单刀双掷开关,所述第一单刀双掷开关的两个动端分别连接于输出支路和基准电压模块;所述第一比较器支路还包括第二开关,所述第二开关连接于第一比较器的输出端和第一电容远离地的一端之间;所述第一比较器的正输入端或负输入端中的一个可选择性的与所述第一单刀双掷开关的不动端相连接,另一个连接于第一电容远离地的一端。

作为本发明的进一步改进,所述刺激源电路还包括第一采样模块,所述第一采样模块包括第三电阻、第二比较器支路、第二设定电压支路,所述第三电阻连接于第一mos管的输出端和电源模块的负极之间;所述第二比较器支路包括第二比较器,所述第二比较器的输出端与所述驱动器相连接;所述第二比较器的正输入端和负输入端中的一个可选择性的与所述第二设定电压支路相连接,另一个连接于第三电阻远离电源模块的负极的一端。

作为本发明的进一步改进,所述刺激源发生电路包括基准电压模块,所述基准电压模块可产生第二设定电压;所述第二设定电压支路包括第二电容,所述第二电容一端接地;所述第二比较器支路还包括第二单刀双掷开关,所述第二单刀双掷开关的两个动端分别连接于基准电压模块和第三电阻远离电源模块的负极的一端;所述第二比较器还包括第三开关,所述第三开关连接于第二比较器的输出端和第二电容远离地的一端;所述第二比较器的正输入端和负输入端中的一个与所述第二单刀双掷开关的不动端相连接,另一个连接于第二电容远离地的一端。

作为本发明的进一步改进,所述刺激源电路还包括第二采样模块,所述第二采样模块包括第四电阻、第三比较器支路、第三设定电压支路,所述第四电阻连接于第二mos管的输出端和输出支路的之间;所述第三比较器支路包括第三比较器,所述第三比较器的输出端与所述驱动器相连接;所述第三比较器支路的正输入端和负输入端并联于所述第四电阻的两端。

作为本发明的进一步改进,所述第三比较器支路还包括与第三比较器的共模输入端相连接的第三设定电压支路。

作为本发明的进一步改进,所述刺激源发生电路包括基准电压模块,所述基准电压模块可产生第三设定电压;所述第三设定电压支路包括第三电容和第四开关,所述第三电容一端接地,另一端连接于第三比较器的共模输入端;所述第四开关一端连接于第三电容远离地的一端,另一端连接于基准电压模块。

与现有技术相比,本发明中的所述升压模块即采用的是一个boost升压电路,该boost升压电路通过电感、第一mos管和第二mos管的配合,实现对输入电压的升压;并且,通过调节模块对输出支路所输出的刺激源进行监控,并根据刺激源的大小来输出工作频率,使得第一mos管和第二mos管以一个合适的工作频率进行导通或断开,以使得输出支路所输出的刺激源在合适的范围内。

附图说明

图1为本发明中刺激源发生电路的电路图;

图2为本发明中基准电压模块的电路图。

具体实施例

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,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,所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示,本发明提供了一种用于神经刺激器的刺激源Vo发生电路,该刺激源Vo发生电路包括:

电源模块,用于提供输入电压;

升压模块,与电源模块相连接以对输入电压进行升压,并产生刺激源Vo;所述升压模块包括充电支路和放电支路:

所述充电支路并联在电源模块的两端且包括电感L和第一mos管M1,所述电感L与电源模块的正极连接,所述第一mos管M1的输入端和电感L的另一端相连接,输出端连接于电源模块的负极,所述电源模块的负极接地;

所述放电支路包括第二mos管M2及用以输出刺激源Vo的输出支路,所述第二mos管M2的输入端连接于电感L远离电源模块的一端,输出端与输出支路一端连接,所述输出支路的另一端连接至电源模块的负极;

调节模块,与所述输出支路相连接以根据刺激源Vo的大小输出工作频率;所述调节模块还与第一mos管M1和第二mos管M2的控制端相连接以根据工作频率调整第一mos管M1和第二mos管M2的导通或断开;所述第一mos管M1和第二mos管M2中同时至多只能有一个导通。

在本发明中,所述升压模块即采用的是一个boost升压电路,该boost升压电路通过电感L、第一mos管M1和第二mos管M2的配合,实现对输入电压的升压;并且,通过调节模块对输出支路所输出的刺激源Vo进行监控,并根据刺激源Vo的大小来输出工作频率,使得第一mos管M1和第二mos管M2以一个合适的工作频率进行导通或断开,以使得输出支路所输出的刺激源Vo在合适的范围内。

具体的,由于升压模块为boost升压电路,在第一mos管M1闭合、第二mos管M2断开的过程中,电源模块、电感L、第一mos管M1形成充电回路,电感L中的电流以一定比例线性增加,随着电流增大,电感L中也存储了一定能量;当第一mos管M1断开、第二mos管M2闭合时,电源模块、电感L、第二mos管M2、输出支路形成放电回路,电感L上的电流流通至输出支路并逐渐减小,电感L上的电压叠加于电源模块上,使得输出支路两端的电压大于电源模块两端的电压,相应即完成了升压。从而,第一mos管M1和第二mos管M2频繁的导通和关断,可以实现输出支路上输出电压的逐渐升高。当然,当第一mos管M1和第二mos管M2均关断时候,升压模块不工作;并且,为了保证升压模块正常工作,第一mos管M1和第二mos管M2在同一时间内不能同时导通。

另外,所述电源模块还包括电池、并联在电池两端的输入电容Cin以及连接与电池和输入电容Cin之间的第一开关S1。所述第一开关S1闭合时,输入电容Cin从电池取电,第一开关S1断开时,升压模块从输入电容Cin取电。所述第一开关S1阶段性的打开、关闭,这是由于,电池的内阻过大,如果升压模块直接从电池中取电,则会造成效率大幅降低。因此,为了提高效率,采用输入电容Cin用以向升压模块提供输入电压。

由以上可得,调节模块可对输出支路所输出的刺激源Vo进行监控,并根据刺激源Vo的大小来输出工作频率,以下对调节模块如何对刺激源Vo进行监控、判断刺激源Vo的电压范围进行具体说明。

所述调节模块还包括第一比较器支路、频率控制器D0和第一设定电压支路,所述频率控制器D0与第一mos管M1和第二mos管M2的控制端通讯连接,从而频率控制器D0输出控制信号并可对第一mos管M1和第二mos管M2的导通和关断进行控制。并且,所述第一比较器支路包括第一比较器COMP1,所述第一比较器COMP1的输出端与频率控制器D0相连接,所述第一比较器COMP1的正输入端和负输入端中的一个可选择性的与所述输出支路相连接,另一个与第一设定电压支路相连接。从而第一比较器COMP1对输出支路上的电压和第一设定电压支路上的第一设定电压U1进行比对,第一比较器COMP1再输出比较结果给频率控制器D0,频率控制器D0再与第一mos管M1和第二mos管M2通讯连接对第一mos管M1和第二mos管M2进行控制。

所述第一比较器COMP1为运算放大器,并且在本实施方式中,所述第一比较器COMP1的负输入端连接于第一设定电压支路,正输入端则可选择的与输出支路相连接。从而,当输出支路上的电压小于第一设定电压支路的第一设定电压U1时,第一比较器COMP1输出结果为0,当输出支路上的电压大于第一设定电压支路的第一设定电压U1时,第一比较器COMP1输出结果为1。

另外,需要说明的是,如上述所述,所述频率控制器D0与第一mos管M1和第二mos管M2通讯连接,在本实施方式中,所述调节模块还包括与频率控制器D0通讯连接的振荡器E1及驱动器以对第一mos管M1和第二mos管M2的开关频率进行控制。具体的,所述振荡器E1连接至驱动器的输入端,所述驱动器的输出端连接至第一mos管M1和第二mos管M2的控制端。

如上述多数,所述调节模块可根据刺激源Vo的大小来对第一mos管M1和第二mos管M2的导通和断开进行控制。则具体的,由振荡器E1产生工作频率,频率控制器D0与振荡器E1通讯连接以通过控制信号来控制振荡器E1在合适的时间内输出工作频率。振荡器E1和驱动器又连接,振荡器E1将工作频率输出给驱动器,驱动器在以此为根据对第一mos管M1和第二mos管M2的开关进行调节。在本

具体实施方式

中,所述振荡器E1和频率控制器D0均连接至驱动器,驱动器作为振荡器E1和频率控制器D0的通讯媒介以向第一mos管M1和第二mos管M2输出信号。当然,若频率控制器D0先连接至振荡器E1,振荡器E1在连接至驱动器,则也可以达到本发明的目的。

通常的,振荡器E1可持续产生较大的频率,因此,在本实施方式中,频率控制器D0判断输出电压在合适的范围内时,则输出判断结果给驱动器,驱动器接收振荡器E1产生的工作频率并将其发送给第一mos管M1和第二mos管M2的控制端,从而使得第一mos管M1和第二mos管M2以一个较大的工作频率工作,使得刺激源的电压迅速达到要求。而当输出电压不在合适的范围内时,则输出判断结果给驱动器,驱动器则不接收振荡器E1产生的工作频率,而将第一mos管M1和第二mos管M2均关断,升压模块不工作。

由于,输出支路所需要输出的刺激源Vo的电压大小相对于第一比较器COMP1来说较大,因此,通常不会直接对刺激源Vo和第一设定电压U1进行比较。因此,所述输出支路通常包括输出电容Cout及并联于输出电容Cout两端的分压支路。所述输出电容Cout的两端分别连接于第二mos管M2的输出端和电源模块的负极,所述输出电容Cout的两端用以存储电量,并用以输出刺激源Vo。在第一mos管M1和第二mos管M2频繁关断的情况下,输出电容Cout内存储的电量也逐渐升高,输出电容Cout两端的刺激源Vo的电压也逐渐升高,相应的,分压支路上的电压也逐渐升高。

所述分压支路包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2,所述第一比较器COMP1连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间。具体的,在本实施方式中,所述第一比较器COMP1的正输入端可选择性的连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间,且第二电阻R2接电池的负极。从而,所述第一比较器COMP1在进行比较时,比较的为第二电阻R2上的分压和第一设定电压U1的大小。并且,在本实施方式中,所述第一电阻R1的阻值是第二电阻R2的4倍,从而第二电阻R2上的分压为五分之一的刺激源Vo电压。需要说明的是,当第一比较器COMP1的正输入端连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间时,所述第一比较器COMP1作为比较器使用。

并且,所述分压支路还包括第五开关S5,所述第五开关S5与第一电阻R1、第二电阻R2相串联,当第五开关S5闭合时,分压支路上才有电流经过,后面的调节模块也才会工作。在神经刺激器开始工作后,所述第五开关S5断开,刺激源通过输出电容Cout向外输出。

如上所述,所述第一设定电压支路可输出第一设定电压U1,以下对第一设定电压支路如何存储第一设定电压U1进行具体说明。

所述刺激源Vo发生电路还包括基准电压模块E2,所述基准电压模块E2可产生第一设定电压U1。所述第一设定电压支路包括第一电容C1、所述第一电容C1一端接地;所述第一比较器支路还包括第一单刀双掷开关SD1,所述第一单刀双掷开关SD1的两个动端分别连接于输出支路和基准电压模块E2;所述第一比较器支路还包括第二开关S2,所述第二开关S2连接于第一比较器COMP1的输出端和第一电容C1远离地的一端之间。所述第一比较器COMP1的正输入端和负输入端中的一个可选择性的与所述第一单刀双掷开关SD1的不动端相连接,另一个连接于第一电容C1远离地的一端。

具体的,在本实施方式中,所述第一比较器COMP1的负输入端连接第一电容C1,正输入端连接第一单刀双掷开关SD1的不动端。所述第一单刀双掷开关SD1的两个动端分别连接第一电阻R1和第二电阻R2之间、基准电压模块E2。在第一比较器COMP1开始进行比较前,先将第二开关S2闭合,使得第一比较器支路形成跟随器电路,并且将第一单刀双掷开关SD1连接至基准电压模块E2,从而,由于第一比较器支路形成跟随器电路,基准电压模块E2上输出的第一设定电压U1即可传输至第一电容C1内。然后,再将第二开关S2断开、第一单刀双掷开关SD1连接至第一电阻R1和第二电阻R2之间,则可以将第二电阻R2上的分压与第一设定电压U1进行比较。

当第二电阻R2上的分压小于第一设定电压U1时,所述第一比较器COMP1输出0,所述频率控制器D0输出信号使得第一mos管M1和第二mos管M2以工作频率工作;当第二电阻R2上的分压大于第一设定电压U1时,所述第一比较器COMP1输出1,所述频率控制器D0输出信号使得第一mos管M1和第二mos管M2不工作。

如上述所述,所述频率控制器D0与振荡器E1、驱动器相通讯连接,所述振荡器E1所产生的工作频率较大,通常为100kHz,较大的工作频率可以使得刺激源Vo迅速达到第一设定电压U1的要求。并且,所述第一mos管M1和第二mos管M2在实际的工作中需要两个驱动器进行分别的控制,因此,实际上,所述驱动器包括第一驱动器D1和第二驱动器D2,所述第一驱动器D1控制第一mos管M1,第二驱动器D2控制第二mos管M2。

以上,对第一比较器COMP1电路对第一mos管M1和第二mos管M2的工作频率的控制进行了详细的说明,以下对第一mos管M1和第二mos管M2的关断情况进行具体说明。

所述刺激源Vo电路还包括第一采样模块,所述第一采样模块用于判断充电回路时的电流大小,防止充电回路时的电流过大,电感L上存储的电量过多。具体的,所述第一采样模块包括第三电阻R3、第二比较器COMP2支路、第二设定电压支路,所述第三电阻R3连接于第一mos管M1的输出端和电源模块的负极之间。所述第三电阻R3作为采样电阻,方便第一采样模块判断充电回路时的电流。

所述第二比较器支路包括第二比较器COMP2,所述驱动器为所述第一驱动器D1,所述第二比较器COMP2的输出端与所述第一驱动器D1相连接;所述第二比较器COMP2的正输入端和负输入端中的一个可选择性的与所述第二设定电压支路相连接,另一个连接于第三电阻R3远离电源模块的负极的一端。具体的,在本实施方式中,所述第二比较器COMP2的正输入端可选择性的连接于第三电阻R3,负输入端连接于第二设定电压支路。当第三电阻R3上的电压小于第二设定电压支路的第二设定电压U2时,所述第二比较器COMP2输出0,当第三电阻R3上的电压大于第二设定电压支路的第二设定电压U2时,所述第二比较器COMP2输出1。

并且,该第二比较器COMP2的输出端直接连接于第一驱动器D1,因此,在本实施方式中,必须在第三电阻R3上的电压低于第二设定电压U2时,所述第一驱动器D1才可工作并接收振荡器E1产生的工作频率及频率控制器D0产生的控制信号以使得第一mos管M1工作;而在第三电阻R3上的电压高于第二设定电压U2时,所述第一驱动器D1直接控制第一mos管M1关断。因此,所述第二比较器COMP2的控制优先于振荡器E1的工作频率控制,在升压模块工作的过程中,所述第一mos管M1以工作频率进行导通和关断,但是,若充电回路中的电流过大时,第一mos管M1立即关断,以等待下一次导通。

相同的,如上述所述,所述第二比较器COMP2的负输入端连接于第二设定电压支路并进行判断。具体的,所述基准电压模块E2还可以产生第二设定电压U2,所述第二设定电压支路包括第二电容C2,所述第二电容C2一端接地、另一端连接所述第一比较器COMP1。

所述第二比较器支路还包括第二单刀双掷开关SD2,所述第二单刀双掷开关SD2的两个动端分别连接于基准电压模块E2和第三电阻R3远离电源模块的负极的一端;所述第二比较器COMP2还包括第三开关S3,所述第三开关S3连接于第二比较器COMP2的输出端和第二电容C2远离地的一端。

所述第二比较器COMP2的正输入端和负输入端中的一个与所述第二单刀双掷开关SD2的不动端相连接,另一个连接于第二电容C2远离地的一端。如上述所述,所述第二比较器COMP2的正输入端与第二单刀双掷开关SD2的不动端连接,负输入端连接于第二电容C2,所述第三开关S3也连接于输出端和负输入端之间。在第一比较器COMP1开始进行比较前,先将第三开关S3闭合,使得第二比较器COMP2支路形成跟随器电路,并且将第二单刀双掷开关SD2连接至基准电压模块E2,从而,由于第二比较器COMP2支路形成跟随器电路,基准电压模块E2上输出的第二设定电压U2即可传输至第二电容C2内。然后,再将第三开关S3断开、第一单刀双掷开关SD1连接至第三电阻R3,从而可将第三电阻R3上的分压与第二设定电压U2进行比较。

当第三电阻R3上的分压小于第二设定电压U2时,所述第二比较器COMP2输出0,所述第一驱动器D1工作,从而第一驱动器D1可接收控制信号和工作频率,所述第一mos管M1可以工作频率进行工作;当第三电阻R3上的分压大于第二设定电压U2时,所述第二比较器COMP2输出1,所述第一驱动器D1不工作,第一mos管M1断开也不工作。

因此,通过以上电路设置,可在升压模块工作时防止充电回路中经过电感L的电流过多,电感L上存储的能量过大。

同样的,在放电回路中,也依然设置有第二采样模块。

具体的,所述第二采样模块包括第四电阻R4、第三比较器支路、第三设定电压U3模块,所述第四电阻R4连接于第二mos管M2输出端和输出支路之间,从而所述第二采样模块可用以采样放电回路时的电流。

所述第三比较器支路包括第三比较器COMP3,所述驱动器为所述第二驱动器D2,所述第三比较器COMP3的输出端与所述第二驱动器D2相连接;所述第三比较器支路的正输入端和负输入端分别连接于所述第四电阻R4的两端;从而第三比较器COMP3可用以判断第四电阻R4的电流流向。在本实施方式中,所述第三比较器COMP3的正输入端连接于第四电阻R4连接输出模块的一端、负输入端连接于第二mos管M2的输出端,因此,当第四电阻R4上的电流为正常电流时,电流自电感流向输出模块,第三比较器COMP3输出1,相反的,则输出0。

具体的,由于在放电回路的情况下,电感L上的电流传输至输出电容Cout上,若电感L上的电流传输完毕后,则会出现输出电容Cout的电量又返回至电感L的情况。因此,必须在放电回路的电流达到0的情况下及时对第二mos管M2进行关断,防止出现电流倒灌的情况,影响电路的效率。

并且,由于第三比较器COMP3的输出端连接至第二驱动器D2,所述第三比较器COMP3的控制优先于第二驱动器D2对于工作频率的控制。在升压模块工作的过程中,所述第二mos管M2以工作频率进行导通和关断,但是,若放电回路的电流达到0或即将达到0时,第一mos管M1立即关断,以等待下一次导通。

但是,现有的比较器,即使是高速比较器,都有几百纳秒的延时,因此,必须得对高速比较器做一个延时的补偿,使得其还没有检测到放电回路的电流降低到0时,即将第三比较器COMP3翻转,使得第二mos管M2关断。因此,所述第三比较器支路还包括与第三比较器COMP3的共模输入端Vcom相连接的第三设定电压U3模块。所述第三设定电压U3模块可改变第三比较器COMP3的共模输入电压,从而可使得第三比较器COMP3在放电回路电流还未降低到0时使得第三比较器COMP3翻转。

相同的,第三设定电压U3模块可输出第三设定电压U3,所述基准电压模块E2可产生所述第三设定电压U3。所述第三设定电压U3模块包括第三电容C3和第四开关S4,所述第三电容C3一端接地,另一端连接于第三比较器COMP3的共模输入端Vcom;所述第四开关S4一端连接于第三电容C3远离地的一端,另一端连接于基准电压模块E2。在本实施方式中,所述刺激源发生电路还包括延时优化模块E3,所述延时优化模块E3连接于第四开关S4和基准电压模块E2之间。

从而,当第四开关S4闭合时,基准电压模块E2输出的第三设定电压U3进入第三电容C3内;第四开关S4断开后,所述第三比较器COMP3才能开始比较。因此,通过上述设置,可在第四电阻R4两端的电压即将降为0时,就可将第三比较器COMP3翻转、第二mos管M2断开,以防止放电回路的电流倒置。

另外,所述基准电压模块E2可产生第一设定电压U1、第二设定电压U2、第三设定电压U3,并且,第一设定电压U1、第二设定电压U2、第三设定电压U3为精细可调的。具体的,如图2所示的为一种实施例的基准电压模块E2,其包括第四比较器COMP4,该第四比较器COMP4的输出端和负输入端之间通过反馈电阻RF相连接,输出端即输出基准输出电压Vo_DAC;正输入端接地。该第四比较器COMP4的负输入端还与电阻模块相连接。所述基准输出电压Vo_DAC即为第一设定电压U1、第二设定电压U2、第三设定电压U3。

该电阻模块包括基准输入电压VREF和若干基准电阻,具体的,所述基准电阻包括第一基准电阻Rb1至第九基准电阻Rb9,第一分配电阻Rc1至第九分配电阻Rc9、第一基准单刀双掷开关Sb1至第九基准开关Sb9。所述第一基准电阻Rb1一端接基准输入电压VREF,另一端连接第一基准单刀双掷开关Sb1的不动端;所述第一分配电阻Rc1一端接第一基准电阻Rb1的一端,另一端接第二基准电阻Rb2,所述第二基准电阻Rb2的另一端接所述第二基准单刀双掷开关Sb2的不动端。再相应的,所述第二分配电阻Rc2一端接第二基准电阻Rb2和第一分配电阻Rc1之间,另一端接第三基准电阻Rb3,所述第三基准电阻Rb3的另一端接第三单刀双掷开关Sb3的不动端。依次类推,随后,第九分配电阻Rc9的一端连接于第八分配电阻Rc8和第九基准电阻Rb9之间,另一端接地。并且,第一基准单刀双掷开关Sb1至第九基准单刀双掷开关Sb9的其中一个动端均接地,另一个动端相互连接并连接至第四比较器COMP4的负输入端。

另外,在本实施方式中,设置第一基准电阻Rb1至第九基准电阻Rb9的阻值均为2r,第一分配电阻Rc1至第八分配电阻Rc8的阻值均为r,第九分配电阻Rc9的阻值为2r,反馈电阻RF的阻值为kr。因此,所述基准输出电压Vo_DAC和基准输入电压VREF及电阻模块的关系为:

其中,b1至b9代表的是第一基准单刀双掷开关Sb1至第九基准单刀双掷开关Sb9的通断情况,例如,当第一基准单刀双掷开关Sb1连接于地时,则b1则为0,当第一基准单刀双掷开关Sb1连接于第四比较器COMP4的负输入端时,则b1则为1。因此,从上述公式可以看出,该基准输出电压Vo_DAC的输出范围精确到1/29,因此该基准电路可输出精密可调的基准输出电压Vo_DAC,上述第一设定电压U1、第二设定电压U2、第三设定电压U3的值也可以进行精密的调整。

当然,该神经刺激器电路还具有相应的工作方法。虽然电路基本上均是由第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、第三比较器COMP3等进行自动的控制以形成刺激源Vo,但是由于涉及到第一设定电压U1、第二设定电压U2、第三设定电压U3的设置,因此对上述的第一开关S1至第五开关S5、第一单刀双掷开关SD1和第二单刀双掷开关SD2均需要进行控制。

因此,该用于神经刺激器的刺激源Vo发生电路的工作方法,包括:

控制第一电容C1上存储第一设定电压U1、控制第二电容C2上存储第二设定电压U2、控制第三电容C3上存储第三设定电压U3;

闭合第一开关S1,并持续T1时间后断开;

控制第一单刀双掷开关SD1连接至第一电阻R1和第二电阻R2之间,控制第二单刀双掷开关SD2连接至第三电阻R3;

断开第五开关S5;

开始神经刺激。

其中,与前述相对应,闭合第一开关S1后,电池对输入电容Cin充电,充电T1时间后,第一开关S1断开,输入电容Cin中存储有一定电量。

第一单刀双掷开关SD1连接至第一电阻R1和第二电阻R2之间,第二单刀双掷开关SD2连接至第三电阻R3后,第一比较器COMP1开始比较第一设定电压U1和第二电阻R2上的电压大小,从而使得频率控制器D0输出控制信号使得第一mos管M1和第二mos管M2工作。同时,在第一mos管和第二mos管的单次工作中,第二比较器COMP2比较第二设定电压U2和第三电阻R3上的电压大小,从而判断充电回路的电流是否过大,第三比较器COMP3也在判断第四电阻R4上的电流大小是否或即将降到0,从而可即时对第三比较器COMP3进行翻转,防止电流倒灌。

当第一比较器COMP1的第二电阻R2上的电压大于等于第二设定电压U2,则说明刺激源Vo的电压达到合适的范围,所述频率控制器D0输出控制信号使得第一mos管M1和第二mos管M2均断开。

再断开第五开关S5,使得第一比较器COMP1不工作。

上述步骤“控制第一电容C1上存储第一设定电压U1、控制第二电容C2上存储第二设定电压U2、控制第三电容C3上存储第三设定电压U3”具体为:

控制基准电压模块产生第一设定电压U1;

控制第一单刀双掷开关SD1切换到与基准电压模块相连接,闭合第二开关S2,持续T2时间;

断开第一单刀双掷开关SD1和第二开关SD2;

控制基准电压模块产生第二设定电压U2;

控制第二单刀双掷开关SD2切换到与基准电压模块相连接,闭合第三开关S3,持续T3时间;

断开第二单刀双掷开关SD2和第三开关S3;

控制基准电压模块分别产生第三设定电压U3;

闭合第四开关S4,持续T4时间;

断开第四开关S4。

综上所述,本发明中的刺激源发生电路通过一个boost升压电路,并且通过调节模块监控输出支路所输出的刺激源Vo,并根据刺激源Vo的大小来输出工作频率,以控制第一mos管M1和第二mos管M2以一个合适的工作频率进行导通或断开,以使得输出支路所输出的刺激源Vo在合适的范围内。其次,本发明中的调节支路通过第一比较器将输出支路上的分压与第一设定电压U1进行比较,并在没有到达第一设定电压U1时均控制振荡器产生较高的工作频率,使得整个刺激源发生电路迅速到达合适的数值,并且在到达后,立马关断第一mos管M1、第二mos管M2、第五开关S5,使得刺激源发生电路断开,因而刺激源的电压就保持在输出电容Cout上。再者,通过第一取样电路和第二取样电路监控充电回路和放电回路上的电流,并在合适的情况下断开第一mos管M1和第二mos管M2,使得充电回路的电流不至于过大,放电回路的电流不至于倒灌。另外,本发明中还将电源模块分为电池和输入电容,并且在升压开始前让电池和电容充电,从而在升压开始后,升压电路从输入电容取电,降低电源模块的内阻,提高效率。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

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