一种经皮无线供能系统

谢 岳， 沈鹏飞， 蒋晓丽

(中国计量大学 机电工程学院， 杭州 310018)

人工心脏是终末期心衰患者的重要治疗方式，它能够显著提高心衰患者的生存率和生活质量[1].人工心脏通常采用拖缆供电方式，但拖缆会引起术后感染，并且长期使用时拖缆会发生断裂，经皮无线供能(TET)技术能很好地解决拖缆供电存在的问题[2].经皮无线供能通过体外发射线圈和体内接收线圈之间传输电能[1,3].考虑到人体体内空间有限及人体胸腔组织厚度，体内线圈通常采用直径小于70 mm的平面螺旋线圈，传输距离为10～15 mm[3].典型的人工心脏供电电压为24 V，所需功率范围为8～20 W，体内备用电源电池需10 W左右的充电功率，因此经皮无线供能系统通常需要提供30 W的总输出功率[4-6].经皮无线供能系统有3种工作状态，即外部电源同时为人工心脏供电和体内电池充电、外部电源只为人工心脏供电这两种无线供电工作状态，以及体内电池为人工心脏供电的体内有线供电工作状态.

经皮无线供能系统发射回路的交流电源主要有E类功率放大器、推挽逆变器、自激振荡型逆变器和全桥逆变器[3,7].全桥型逆变器虽然开关管数量多，驱动电路较为复杂，但其性能对器件参数依赖性较小，输出功率大效率高[3].经皮无线供能系统接收电路的整流电路主要有倍压整流器、倍流整流器、E类整流器和全桥整流器[8-9].倍压整流器可以成倍地升高电压，但整流器中的二极管需要承受的反向电压较大[8].倍流整流器……