本发明涉及生物体植入电路系统的设计，尤其涉及的是，一种应用于生物体植入系统的电源电路的设计。
背景技术：
生物体植入电路系统通常具有较小的体积和较低的功耗，并尽可能减小系统运行时对生物体的影响。生物体植入电路系统的供电可依靠电池或生物体外无线电源。但由电池或体外无线电源提供的电能并不能直接应用于生物体植入电路系统中，而是需要一个具有电能转换功能的电源电路先对电能进行处理，以满足生物体植入电路系统对供电的各项需求。考虑到生物体植入电路系统小体积、低功耗及高稳定性的特点。应用于生物体植入电路系统的电源电路同样应具备这样的特点。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于生物体植入系统的电源电路。
本发明的技术方案如下：应用于生物体植入系统的电源电路包括整流电路、合并基准源型稳压电路、自启动偏置电路。其中整流电路将无线交流电源的输入交流电变为直流电输出。合并基准源型稳压电路对整流电路输入的直流电进行调节及稳压，并输出给负载。自启动偏置电路在不需要额外启动电路的情况下保持正常工作状态，并为合并基准源型稳压电路的正常工作提供偏置电流。
应用于生物体植入系统的电源电路中，整流电路主要用于将无线交流电源中的输入交流电转变为直流电。整流电路的构成元件包括1号副边耦合电感、8号MOS管、9号MOS管、1号肖特基二极管、2号肖特基二极管、2号电容。其中1号副边耦合电感与生物体外无线交流电源电路中的原边电感相耦合，用于接收交流电能。8号MOS管与9号MOS管对输入的交流电进行半波整流。1号肖特基二极管、2号肖特基二极管以及2号电容构成辅助整流电路，并最终输出直流电供给合并基准源型稳压电路。从整流电路的连接结构来看，1号副边耦合电感的左端连接8号MOS管的漏极，1号副边耦合电感的右端连接9号MOS管的漏极。8号MOS管的栅极连接9号MOS管的漏极，8号MOS管的源极接地。9号MOS管的栅极连接8号MOS管的漏极，9号MOS管的源极接地。1号肖特基二极管的阳极连接8号MOS管的漏极，1号肖特基二极管的阴极连接2号肖特基二极管的阴极，2号肖特基二极管的阳极连接9号MOS管的漏极。2号电容的上端连接2号肖特基二极管的阴极，2号电容的下端接地。
应用于生物体植入系统的电源电路中，合并基准源型稳压电路主要用于输入直流电的调节与稳压。合并基准源型稳压电路将其中的带隙基准电压源电路与电压调节电路进行了合并，两者共用11号和12号电压调节MOS管及1号误差放大器。合并基准源型稳压电路中的5号反馈分压电阻即用于分压也用于产生正温度系数电压。合并基准源型稳压电路的构成元件包括，11号MOS管、12号MOS管、1号误差放大器、1号晶体三极管、2号晶体三极管、2至6号电阻、1号电容。从合并基准源型稳压电路的连接结构来看，11号MOS管的漏极连接1号肖特基二极管的阳极，11号MOS管的基底连接1号肖特基二极管的阴极，11号MOS管的源极连接3号电阻的上端，11号MOS管的栅极连接1号误差放大器的输出端。12号MOS管的漏极连接2号肖特基二极管的阳极，12号MOS管的基底连接2号肖特基二极管的阴极，12号MOS管的源极连接11号MOS管的源极，12号MOS管的栅极连接11号MOS管的栅极。1号误差放大器的反相输入端连接2号晶体三极管的集电极，1号误差放大器的同相输入端连接4号电阻的上端，1号误差放大器的输出端连接12号MOS管的栅极。1号晶体三极管的基极连接1号晶体三极管的集电极，1号晶体三极管的集电极连接4号电阻的下端，1号晶体三极管的发射极接地。2号晶体三极管的基极连接2号晶体三极管的集电极，2号晶体三极管的集电极连接5号电阻的下端，2号晶体三极管的发射极接地。2号电阻的上端连接1号误差放大器的同相输入端，2号电阻的下端接地。3号电阻的上端连接5号电阻的上端，3号电阻的下端连接4号电阻的上端。5号电阻的下端连接6号电阻的上端，6号电阻的下端接地。1号电容的上端连接5号电阻的上端，1号电容的下端接地。
应用于生物体植入系统的电源电路中，自启动偏置电路主要用于为合并基准源型稳压电路的正常工作提供偏置电流，并且自启动偏置电路保持正常的工作状态不需要额外启动电路。自启动偏置电路的构成元件包括，1至7号MOS管、1号电阻。从自启动偏置电路的连接结构来看，1号MOS管的源极连接1号肖特基二极管的阴极，1号MOS管的漏极连接4号MOS管的漏极，1号MOS管的栅极连接2号MOS管的栅极。2号MOS管的源极连接1号MOS管的源极，2号MOS管的漏极连接6号MOS管的漏极并连接2号MOS管的栅极。3号MOS管的漏极连接2号MOS管的源极，3号MOS管的源极连接4号MOS管的栅极，3号MOS管的栅极连接4号MOS管的漏极。4号MOS管的栅极连接5号MOS管的漏极，4号MOS管的源极接地。5号MOS管的栅极连接6号MOS管的栅极，5号MOS管的源极接地。6号MOS管的漏极连接7号MOS管的栅极，6号MOS管的栅极连接4号MOS管的栅极，6号MOS管的源极连接1号电阻的上端，1号电阻的下端接地。7号MOS管的源极连接1号MOS管的源极，7号MOS管的栅极连接2号MOS管的漏极，7号MOS管的漏极连接1号误差放大器的偏置电流输入端。
本发明做为电源电路应用于生物体植入电路系统，通过耦合电感将生物体外无线交流电源的电能引入生物体植入电路系统中。考虑到生物体植入电路系统小体积、低功耗的特点，应用于生物体植入电路系统的电源电路在保证电路稳定且精准工作的前提下，实现了电路结构的优化及多个电路元件的复用。比如合并基准源型稳压电路将其中的带隙基准电压源电路与电压调节电路进行了合并，两者共用11号和12号电压调节MOS管及1号误差放大器。并且合并基准源型稳压电路中的5号反馈分压电阻也得到了复用，即用于反馈分压也用于产生正温度系数电压。由此可知，本发明通过优化电路结构和复用元器件，具有更小的体积及更低的功耗，更加适用于生物体植入电路系统。
附图说明
图1为本发明的电路结构图；
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。
如图1所示，本发明包括三个部分，其分别为整流电路、合并基准源型稳压电路、自启动偏置电路。其中整流电路将无线交流电源的输入交流电变为直流电输出。合并基准源型稳压电路对整流电路输入的直流电进行调节及稳压，并输出给负载。自启动偏置电路在不需要额外启动电路的情况下保持正常工作状态，并为合并基准源型稳压电路的正常工作提供偏置电流。
如图1所示，整流电路主要包括副边耦合电感L1、MOS管M8、MOS管M9、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、电容C2。从整流电路的连接结构来看，副边耦合电感L1的左端连接MOS管M8的漏极，副边耦合电感L1的右端连接MOS管M9的漏极。MOS管M8的栅极连接MOS管M9的漏极，MOS管M8的源极接地。MOS管M9的栅极连接MOS管M8的漏极，MOS管M9的源极接地。肖特基二极管D1的阳极连接MOS管M8的漏极，肖特基二极管D1的阴极连接肖特基二极管D2的阴极，肖特基二极管D2的阳极连接MOS管M9的漏极。电容C2的上端连接肖特基二极管D2的阴极，电容C2的下端接地。整流电路主要用于将无线交流电源中的输入交流电转变为直流电。其中副边耦合电感L1与生物体外无线交流电源电路中的原边电感相耦合，用于接收交流电能。MOS管M8与MOS管M9对输入的交流电进行半波整流。肖特基二极管D1、肖特基二极管D2以及电容C2构成辅助整流电路，并最终输出直流电供给合并基准源型稳压电路。
如图1所示，合并基准源型稳压电路主要包括，MOS管M11、MOS管M12、误差放大器E1、晶体三极管Q1、晶体三极管Q2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1。从合并基准源型稳压电路的连接结构来看，MOS管M11的漏极连接肖特基二极管D1的阳极，MOS管M11的基底连接肖特基二极管D1的阴极，MOS管M11的源极连接电阻R3的上端，MOS管M11的栅极连接误差放大器E1的输出端。MOS管M12的漏极连接肖特基二极管D2的阳极，MOS管M12的基底连接肖特基二极管D2的阴极，MOS管M12的源极连接MOS管M11的源极，MOS管M12的栅极连接MOS管M11的栅极。误差放大器E1的反相输入端连接晶体三极管Q2的集电极，误差放大器E1的同相输入端连接电阻R4的上端，误差放大器E1的输出端连接MOS管M12的栅极。晶体三极管Q1的基极连接晶体三极管Q1的集电极，晶体三极管Q1的集电极连接电阻R4的下端，晶体三极管Q1的发射极接地。晶体三极管Q2的基极连接晶体三极管Q2的集电极，晶体三极管Q2的集电极连接电阻R5的下端，晶体三极管Q2的发射极接地。电阻R2的上端连接误差放大器E1的同相输入端，电阻R2的下端接地。电阻R3的上端连接电阻R5的上端，电阻R3的下端连接电阻R4的上端。电阻R5的下端连接电阻R6的上端，电阻R6的下端接地。电容C1的上端连接电阻R5的上端，电容C1的下端接地。合并基准源型稳压电路主要用于输入直流电的调节与稳压。合并基准源型稳压电路将其中的带隙基准电压源电路与电压调节电路进行了合并，两者共用电压调节MOS管M11和M12及误差放大器E1。合并基准源型稳压电路中的反馈分压电阻R5即用于分压也用于产生正温度系数电压。
如图1所示，自启动偏置电路主要包括，MOS管M1至M7、电阻R1。从自启动偏置电路的连接结构来看，MOS管M1的源极连接肖特基二极管D1的阴极，MOS管M1的漏极连接MOS管M4的漏极，MOS管M1的栅极连接MOS管M2的栅极。MOS管M2的源极连接MOS管M1的源极，MOS管M2的漏极连接MOS管M6的漏极并连接MOS管M2的栅极。MOS管M3的漏极连接MOS管M2的源极，MOS管M3的源极连接MOS管M4的栅极，MOS管M3的栅极连接MOS管M4的漏极。MOS管M4的栅极连接MOS管M5的漏极，MOS管M4的源极接地。MOS管M5的栅极连接MOS管M6的栅极，MOS管M5的源极接地。MOS管M6的漏极连接MOS管M7的栅极，MOS管M6的栅极连接MOS管M4的栅极，MOS管M6的源极连接电阻R1的上端，电阻R1的下端接地。MOS管M7的源极连接MOS管M1的源极，MOS管M7的栅极连接MOS管M2的漏极，MOS管M7的漏极连接误差放大器E1的偏置电流输入端。自启动偏置电路主要用于为合并基准源型稳压电路的正常工作提供偏置电流，并且自启动偏置电路保持正常的工作状态不需要额外启动电路。
应用于生物体植入系统的电源电路为其负载提供稳定的电压，其输出电压的表达式为：
公式中，Vo为电源电路输出电压值，Vbe1为负温度系数电压值，ΔVbe为正温度系数电压值，R3为电阻R3的阻值，R4为电阻R4的阻值，R5为电阻R5的阻值，R6为电阻R6的阻值。
应用于生物体植入系统的电源电路可输出大于1.3V的电压。由公式可知，通过调整R3至R6的电阻阻值，可改变电源电路输出电压值。
例如：在0.18um CMOS工艺条件下，工作温度为25℃，输入交流电频率为15MHz，输入交流电压峰值为4.1V，晶体三极管Q1与Q2的尺寸比例为1:8，电容C1电容值为230nF，电容C2电容值为1nF，电阻R1阻值为700Ω，电阻R2阻值为420KΩ，电阻R3阻值为60KΩ，电阻R4阻值为625KΩ，电阻R5阻值为49KΩ，电阻R6阻值为510KΩ，则输出电压值为3.2V，效率为89.7％。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明其所附权利要求的保护范围。