【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电源与神经电刺激，尤其涉及一种用于神经电刺激的开关电源电路。
技术介绍
1、开关电源电路是一种高效率的电源转换电路，可以提供稳定的输出电压和输出电流，但是目前的高转低开关电源电路的pwm(脉冲宽度调制)控制信号的占空比过低，限制了开关频率的提升，因此导致电路的动态性能下降。
2、神经电刺激技术如今已广泛应用于临床，包括脊髓刺激治疗疼痛，脑深部刺激治疗帕金森病，迷走神经刺激治疗抑郁等，现在的神经电刺激手段包括电压刺激和电流刺激，电压刺激由于注入电荷量不可控，存在安全性问题；电流刺激由于大量的能量在电路中被浪费，神经刺激装置的效率不高，使得患者可能需要频繁地更换设备。
3、神经电刺激电路通过产生一定频率的脉冲信号来激发或抑制目标神经活动，从而调控神经活动达到治疗效果，而单极性的脉冲信号刺激会在人体组织中积累电荷，这会对人体造成不良影响。
4、目前神经电刺激电路的刺激电极的直径越来越小，这使刺激电极的阻抗越来越大，因此需要输出电压范围更大的电刺激器，目前的低输出电压电刺激电路很难满足这需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于神经电刺激的开关电源电路，能够实现正负电压的产生，也可应用于神经元刺激，能够实现恒压和恒流刺激的神经电刺激电路，相对于目前的电刺激电路具有更高的效率，解决了电刺激电路效率不高的问题。另外，还能够同时实现正电压和负电压刺激，并且能根据需求调节输出电压和输出电流大小，解决电荷平衡问题。本专利技术提供的开关电源
2、根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种用于神经电刺激的开关电源电路，所述电路包括：
3、功率开关模块，用于控制输入电压对输出电容周期性充放电，以形成第一输出电压；
4、pwm控制模块，用于对所述第一输出电压进行采样，根据采样值与参考电压的比较结果生成pwm控制信号；
5、功率管驱动模块，用于根据所述pwm控制信号对功率开关进行驱动，以获得用于神经电刺激的第二输出电压。
6、进一步地，所述功率开关模块包括开关管子模块以及功率输出子模块；
7、所述开关管子模块包括多个开关管和飞跨电容，用于控制所述多个开关管的导通或关断；
8、所述功率输出子模块包括电感、电阻以及输出电容，用于输出第一输出电压。
9、进一步地，所述开关管子模块包括第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4、第五开关管s5以及飞跨电容cf；所述功率输出子模块包括电感l、等效串联电阻esr、输出电阻ro以及输出电容co；
10、其中，所述第一开关管s1的第一端接输入电压vin，第二端分别与所述第二开关管s2的第一端、所述第五开关管s5的第一端、所述飞跨电容cf的第一端连接；
11、所述第二开关管s2的第二端分别与所述第三开关管s3的第一端、所述电感l的第一端连接；
12、所述第三开关管s3的第二端分别与所述飞跨电容cf的第二端、所述第四开关管s4的第一端连接；
13、所述电感l的第二端分别与所述等效串联电阻esr的第一端、所述输出电阻ro的第一端连接；
14、所述等效串联电阻esr的第二端与所述输出电容co的第一端连接，所述输出电容co的第一端输出第一输出电压vout。
15、进一步地，在所述第一开关管s1、所述第二开关管s2、所述第四开关管s4处于导通状态，所述第三开关管s3、所述第五开关管s5处于关断状态时，通过所述输入电压vin对所述输出电容co进行充电；
16、在所述第一开关管s1、所述第二开关管s2、所述第四开关管s4处于关断状态，所述第三开关管s3、所述第五开关管s5处于导通状态时，所述输出电容co进行放电。
17、进一步地，所述pwm控制模块包括误差放大器、锯齿波产生电路以及pwm波产生电路；所述pwm波产生电路包括第一比较器、sr锁存器以及死区时间控制模块；
18、所述误差放大器的反相端接采样电压vfb，同相端接参考电压，输出端接所述第一比较器的同相端；
19、所述第一比较器的反相端接所述锯齿波产生电路的输出端，输出端接所述sr锁存器的r端；
20、所述sr锁存器的s端接所述锯齿波产生电路的输出端，输出端接所述死区时间控制模块的输入端，所述死区时间控制模块的输出端接所述功率管驱动模块。
21、进一步地，所述第一比较器对所述采样电压vfb与所述参考电压进行比较，并根据比较结果生成方波；
22、所述sr锁存器根据时钟信号将所述方波输入至所述死区时间控制模块；
23、所述死区时间控制模块根据所述方波生成pwm控制信号。
24、进一步地，所述误差放大器包括第二电阻r2、第一电容c1和第二电容c2；
25、所述第二电阻r2与所述第二电容c2串联，并在串联后与所述第一电容c1并联。
26、进一步地，所述锯齿波产生电路包括电流源、第三电容c3、开关以及第二比较器；
27、所述电流源对所述第三电容c3进行充电，以控制锯齿波的上升；
28、所述第二比较器控制所述开关导通，以控制所述第三电容c3放电，以控制锯齿波的下降。
29、进一步地，所述功率管驱动模块包括双向电平转换器和驱动电路，所述双向电平转换器包括高电平转换器和低电平转换器，所述驱动电路包括多级反相器；
30、所述低电平转换器用于将高电压域的方波信号转换成低电压域的方波信号；
31、所述高电平转换器用于将低电压域的方波信号转换成高电压域的方波信号；
32、所述驱动电路用于驱动负载，以确保双向电平转换器输出的pwm信号能够在开关管的栅极产生相对应的电压变化。
33、通过本专利技术中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：本专利技术提供的用于神经电刺激的开关电源电路，能够实现恒压和恒流刺激的电刺激电路，使用电感实现恒流刺激，不使用电流镜电路减少额外的功耗，相对于目前的电刺激电路具有更高的效率；利用电容两端电压不能突变的特型，能够实现相同电荷量的正压和负压刺激，解决电荷平衡问题；使用高压管，输出电压范围很大，输出电压可调范围相对于目前的电刺激电路更大，解决高阻抗电极刺激时存在的问题；并且由于飞跨电容接到输出点的电位具有正压和负压，功率开关导通的时间占比相对目前的开关电源更大，解决了开关电源pwm控制的占空比太小的问题。
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1.一种用于神经电刺激的开关电源电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率开关模块包括开关管子模块以及功率输出子模块；
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述开关管子模块包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5以及飞跨电容CF；所述功率输出子模块包括电感L、等效串联电阻ESR、输出电阻RO以及输出电容CO；
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，在所述第一开关管S1、所述第二开关管S2、所述第四开关管S4处于导通状态，所述第三开关管S3、所述第五开关管S5处于关断状态时，通过所述输入电压VIN对所述输出电容CO进行充电；
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述PWM控制模块包括误差放大器、锯齿波产生电路以及PWM波产生电路；所述PWM波产生电路包括第一比较器、SR锁存器以及死区时间控制模块；
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一比较器对所述采样电压VFB与所述参考电压进行比较，并根据比较结果生成方波；
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