明电流检测电路的电路原理图。
[0022] 图6为本发明电压Oab与输出电流i。的相图。
[0023] 图7为本发明电压Wab与输出电压《的相图。
[0024] 图8为本发明的相图算法的流程图。
[0025] 图9为观测到的输出直流电压U。的稳压效果。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过【附图说明】和实施例具体说明一下本发明。
[0027] 非接触电源系统包括体内充电装置、体外供电装置和无线定位模块，如图1所示。 体外供电装置包括原边线圈4、推挽式变换器电路7、体外电压检测电路&、驱动电路和体 外无线模块4。体内充电装置包括副边线圈Z s、整流滤波电路6、体内电压检测电路、电 流检测电路7；、充电芯片CN3068、超级电容和体内无线模块5。体内充电装置的原边线圈Z p 与体外供电装置的副边线圈Zs组成非接触耦合变压器，通过其电磁耦合实现电能的传输。
[0028] 无线定位模块包括3个无线模块，分别为无线模块I 1、无线模块II 2和无线模块 1113。无线模块I 1、无线模块II 2和无线模块III3分别安装在病人房间墙壁上，使它们分 布在病人的周围。无线模块I 1、无线模块112和无线模块1113均包含有芯片〇：2530，采用 ZigBee协议形成无线定位网络，使它们具有很高的接收灵敏度和抗干扰性能。无线定位模 块具有双向无线通讯功能，其通讯频率为2. 4GHz。
[0029] 体外供电装置的原边线圈Zp与推挽式变换器电路7相连接，推挽式变换器电路7 与体外电压检测电路r m相连接，体外电压检测电路&与体外无线模块4相连接，体外无线 模块4与驱动电路相连接，驱动电路与推挽式变换器电路7相连接。原边线圈Z p的两端并 联有原边补偿电容G。推挽式变换器电路7包括分裂电感Z41、分裂电感Z42、开关管S 41和 开关管S42。开关管S41和开关管S42采用MOSFET器件IRF540,其频率为68kHz。体外电压 检测电路检测开关管S 41和开关管S 42漏极之间的电压即电源电压《ab，并将采集的电压 "ab传送至体外无线模块4。体外无线模块4中设有CC2530芯片。体外无线模块4通过驱 动电路控制开关管S 41和开关管S42的栅极电压即主供电电源的电压。体外无线模块4经过 驱动电路作电平转换后控制开关管S 41、S42交替导通和断开。因此，体外无线模块4控制体 外供电装置中非接触供电电路，从而实现对电源电压《 ab数据的采集和主供电电源的控制。
[0030] 体内充电装置副边线圈Zs与整流滤波电路6相连接，整流滤波电路6与充电芯片 CN3068相连接，充电芯片CN3068与超级电容q5、q6相连接，心脏起搏器并联在超级电容的 两端，从而实现充电。体内电压检测电路r U2并联在整流滤波电路6的两端，用于测量整流 滤波电路6的输出电压G。电流检测电路7；串联在整流滤波电路6中，用于测量整流滤波 电路6的输出电流i。。体内电压检测电路Γ υ2、电流检测电路7；与体内无线模块5相连接， 体内无线模块5可以采集输出电压G和输出电流i。。体内无线模块5中设有具有定位功 能的内嵌增强型8051核的CC2431，其可以实现体温检测。体内无线模块5与体外无线模 块4可以进行无线数据通信，从而将采集的输出电压^和输出电流i。传送至体外无线模块 4。体内电压检测电路^和整流滤波电路6之间并联有稳压管D41，稳压管D41为6. 3V的 稳压管。副边线圈Zs的两端并联有副边补偿电容G。
[0031] 非接触电源系统的电路的频率与电磁炉、开关电源等设备的频率比较接近。当病 人接近这类设备时，人体内置的副边线圈Z s会感应出一定的端电压。为了保护副边线圈4 和整流滤波电路6的可靠性，本发明提出一种有效的保护方法：将副边线圈/S两端并联压 敏电阻4作为限压元件。压敏电阻4S27V的贴片压敏电阻。当副边线圈4遭受强磁 场冲击而感应电压超过27V时，压敏电阻4的阻值下降将接近于零，根据非接触供电的阻 抗匹配特性，此时副边线圈Z s短路，且感应电流接近于0A。由于原边线圈Zp向副边线圈4 的能量传递具有典型的电磁波特性，副边线圈Zs在短路时两端的电压、电流、功率均接近于 零。压敏电阻4起到保护后级电路的作用，从而达到保护体内充电装置免受感应电压的影 响。
[0032] 理论分析：设压敏电阻4短路时，压敏电阻的阻值及其后电路的总等效电阻为 私=0,忽略非接触供电系统中线圈Z s和矣的内阻，则反射阻抗4呈纯容性，副边电路的电磁 波特性呈全反射状态。电阻％吸收的功率为〇,电流is=〇。
[0033] 通过仿真验证，当干扰信号两端电压为80kHz、220V时，且副边线圈Zs的内阻为 0. 1 Ω时，副边线圈/s消耗的功率〈0. 1W。以上理论与仿真验证了实验结果的正确性。
[0034] 对于疏松耦合的非接触电源系统，将副边线圈&短路仅相当于抵消了原边线圈Zp 的磁链，如果耦合系数进一步增加，则抵消原边线圈Zp两端电感的能力进一步增强。当原 边线圈4两端的等效电感减小到脱离线性区进入饱和状态时，才相当于短路，这时直流电 压源匕输出的功率才急剧上升。原边线圈Zp与副边线圈/S的耦合系数通常低于0.2,副 边线圈Z s短路时其功率消耗接近于0。
[0035] 体内充电装置、体外供电装置通过电磁耦合实现电能传输前，需要对体内充电装 置和体外供电装置的位置进行定位，通常通过ZigBee无线定位网络实现定位。ZigBee无 线定位网络由无线定位模块、体内无线模块5和体外无线模块4组成。体外无线模块4不 仅作为连接无线网络和以太网络的网关，还起到网络协调器的作用，完成ZigBee网络的建 立、管理和维护。无线定位模块中的无线模块I 1、无线模块II 2和III无线模块3作为定位 的参考节点，固定在房间的特定位置，其位置坐标数据保存在其芯片内部的存储器中。
[0036] 体内无线模块5采用CC2431作为微控制器，其内部设有硬件定位引擎，定位引擎 利用从无线定位模块接收到的无线信号强度值，确定两者之间的距离。当体内无线模块5 同时与无线模块I 1、无线模块II 2和无线模块III 3通信时，就可以根据体内无线模块5与 无线模块I 1、无线模块II 2和无线模块III3的距离值，通过分布式定位算法，获得体内无线 模块5的具体位置。体内无线模块5可以将定位信息通过ZigBee无线定位网络传递到体 外无线模块4。根据需要，体外无线模块4可将定位信息传送到以太网中的管理机(管理机 可不设)。为了节省体内无线模块5的耗电量，体外无线模块4设有定时检测系统，只在特 定时段且需要充电时体外无线模块4才启动体内无线模块5。
[0037] 在非接触电源系统中，体外供电装置的输入直流电压KCC=15V，受电装置输出直流 电压G=5V。充电电流随时间变化，开关管S 41、S42的频率/s=68kH