專利名稱：具有內(nèi)部電力輸送的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備，舉例來說涉及一種消費電子產(chǎn)品或醫(yī)療植入物，其包括DC電源，其中必須從所述DC電源向電力消費電子電路輸送電力。本發(fā)明還涉及一種用于在這樣的電子設(shè)備內(nèi)部輸送電力的方法。本發(fā)明還涉及一種用在這樣的電子設(shè)備中的電源模塊，其用于向電力消費電子電路輸送電力。
背景技術(shù)：
像起搏器或深部腦刺激系統(tǒng)這樣的醫(yī)療植入物是其中必須從DC電力儲存裝置 (電池)向電力消費電路輸送電力的電子設(shè)備的典型實例。由于其操作在潮濕環(huán)境中，因此當(dāng)植入物的電子組件與濕氣接觸時，必須小心避免電解之類的有害效應(yīng)。在US 3 888 260 中這是通過為植入物提供雙重氣密密封而實現(xiàn)的。但是當(dāng)在其使用壽命的末期應(yīng)當(dāng)更換植入物的電池時，就難以在不永久性破壞這樣的密封的情況下這樣做。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上背景，本發(fā)明的一個目的是提供即使在成問題的環(huán)境中(例如暴露于濕氣時)也允許DC電源與電子電路之間的安全能量輸送的措施。所述目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1的電子設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求2的方法實現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實施例。根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備包括以下組件
a) “電源模塊”，其包括DC (直流)電源和(通常是至少兩個)電力輸出端子，所述電力輸出端子即DC電源可以借之向消費裝置提供電能的電接觸件。b) “消費模塊”，其包括(通常是至少兩個)電力輸入端子(消費模塊可以借之接收電能)以及電力消費電子電路。根據(jù)所述電子設(shè)備所針對的目的，電子電路的性質(zhì)和設(shè)計可以有很大的不同。c)連接器，借之將相應(yīng)的電力輸出端子和電力輸入端子可逆地電連接。所述連接器例如將具有插頭一插座類設(shè)計，其具有相應(yīng)的公和母接觸件，正如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣。但是應(yīng)當(dāng)提到的是，只要實現(xiàn)所期望的能量輸送，端子和連接器的實現(xiàn)方式可以有很大的不同。因此，端子還可以通過設(shè)備的外殼來實現(xiàn)，或者連接器可以包括電力輸出與電力輸入端子之間的僅僅是電容性的耦合。d) DC - AC轉(zhuǎn)換器(其也被稱作“DC逆變器”)，其在電源模塊中被設(shè)置在DC電源與電力輸出端子之間。DC— AC轉(zhuǎn)換器接收電源的DC電壓以作為輸入，將該DC電壓轉(zhuǎn)換成 AC (交流)輸出電壓，并且將該輸出電壓提供到電力輸出端子。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于Mii連接器將電力叢具有DC電源和電力輸出端子的電源模塊輸送迴具有電力輸入端子和電力消費電子電路的消費模塊的相應(yīng)方法，其中所述連接器用于連接相應(yīng)的電力輸出端子與電力輸入端子，所述方法包括以下步驟a)借助于DC- AC轉(zhuǎn)換器將DC電源所提供的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓；
b)將所述AC電壓提供到電力輸出端子。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的電源模塊，其包括
a)DC電源；
b)電力輸出端子；以及
c)設(shè)置在DC電源與電力輸出端子之間的DC- AC轉(zhuǎn)換器。所描述的電子設(shè)備中的電源模塊和所述方法將由可用DC電源提供的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓，所述AC電壓隨后又通過連接器被輸送到消費模塊。使用連接器的優(yōu)點在于，例如在應(yīng)當(dāng)用新的電源模塊替換耗盡的電源模塊時，可以容易地將電源模塊與消費模塊彼此分開。與此同時，通過在連接器端子處只具有AC (而不是DC)電壓，在潮濕環(huán)境中可能進(jìn)入連接器的導(dǎo)電濕氣的有害效應(yīng)得以最小化。下面將描述同時涉及前面所描述的電子設(shè)備和方法的本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例。電源模塊中的DC電源可以是能夠提供DC電壓和/或電流的任何種類的器件。其例如可以包括從環(huán)境中(例如通過體熱)采集DC電力并且將其提供給消費模塊的裝置，在消費模塊中，能量被消費和/或儲存(例如儲存在電池中)。在大多數(shù)情況下，DC電源將包括從中獲取電力的能量儲存裝置。該儲存裝置例如可以是(高容量)電容器。最為優(yōu)選的是， 所述儲存裝置是其中以電化學(xué)方式儲存電能的電池，其中既可以使用可再充電的電池也可以使用一次性電池。電源模塊的除了電力輸出端子之外的部件以及/或者消費模塊的除了電力輸入端子之外的部件優(yōu)選地被密封，即被設(shè)置在防止外部的濕氣和/或灰塵進(jìn)入的封裝內(nèi)。這使得所述模塊適于應(yīng)用在潮濕環(huán)境中。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，將電容器(其被稱作“阻斷電容器”)設(shè)置在 DC — AC轉(zhuǎn)換器與相應(yīng)的電力輸出端子之間。所述阻斷電容器防止DC電壓出現(xiàn)在兩個電力輸出端子之間，從而使得即使在其電子電路中發(fā)生故障的情況下電源模塊也仍然是安全的，這是因為絕對不可能出現(xiàn)DC電壓，并且因此在所述端子處不可能發(fā)生電解之類的有害效應(yīng)。由DC — AC轉(zhuǎn)換器提供到電力輸出端子的AC輸出電壓的頻率的范圍優(yōu)選地處于 IHz到IMHz之間。適當(dāng)?shù)臄?shù)值可以被選擇為使得應(yīng)當(dāng)在其中使用電子設(shè)備的特定環(huán)境中的有害效應(yīng)(例如電解)最小化的頻率。根據(jù)本發(fā)明的另一項發(fā)展，所述DC — AC轉(zhuǎn)換器可以采取具有脈沖活動的“脈沖操作模式”。在該操作模式下，DC - AC轉(zhuǎn)換器令其將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓并將后者提供到電力輸出端子的階段與其不轉(zhuǎn)換DC電壓的階段(電力輸出端子在這些階段期間優(yōu)選地接地)交替。應(yīng)當(dāng)提到的是，與活動階段期間的AC電壓改變相比，脈沖操作是發(fā)生在較高水平 (具有較低頻率)上的交替。所提出的DC - AC轉(zhuǎn)換器的脈沖操作的優(yōu)點在于，可以把電力輸送的關(guān)鍵時段集中到活動階段，從而為諸如泄漏電流之類的負(fù)面效應(yīng)的發(fā)生留下更少的時間。根據(jù)前面提到的實施例的另一項發(fā)展，DC - AC轉(zhuǎn)換器在脈沖操作模式下的活動階段長到足以為消費模塊中的中間電力儲存裝置(例如電容器)充分地充電(即充電到其容量的多于大約80%，優(yōu)選地多于90%)。隨后可以從所述中間電力儲存裝置為消費模塊中的電子電路連續(xù)地供應(yīng)電力，同時沒有必要經(jīng)由連接器在關(guān)鍵路線上存在連續(xù)的電力輸送。取決于其具體設(shè)計，消費模塊的電力消費電子電路通常將需要AC電力或DC電力來進(jìn)行其操作。在第一種情況下，由DC — AC轉(zhuǎn)換器提供的AC電壓可以被消費模塊中的電子電路直接使用，或者在附加的(AC)轉(zhuǎn)換之后被其使用。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，消費模塊中的電力消費電子電路需要DC電壓，并且所述設(shè)備附加地包括設(shè)置在消費模塊的電力輸入端子與電力消費電子電路之間的AC - DC轉(zhuǎn)換器。在這種情況下，從DC到AC的轉(zhuǎn)換僅僅是作為用以通過連接器提供安全電力輸送的中間步驟而進(jìn)行的。根據(jù)前面提到的設(shè)計的另一項發(fā)展，所述設(shè)備包括連接AC - DC轉(zhuǎn)換器的輸出的電容器(其被稱作“保持電容器”)。保持電容器可以平滑掉殘留的AC分量并且橋接AC - DC 轉(zhuǎn)換器的輸出中的開關(guān)時間。此外，保持電容器可以作為中間電力儲存裝置操作，正如前面結(jié)合電力輸送的脈沖操作模式所提到的一樣。電源模塊的DC - AC轉(zhuǎn)換器可以可選地被設(shè)計成使其基本上提供方波輸出電壓。 在這種情況下，AC輸出電壓可以容易地被再次轉(zhuǎn)換成DC電壓，這是因為只需要在方波電壓的變遷時切換極性。盡管使用AC電壓幫助使得濕氣對連接器的可能污染的負(fù)面效應(yīng)最小化，但還可以采取進(jìn)一步的措施來完全避免這樣的污染。因此優(yōu)選的是，所述連接器包括排斥濕氣的疏水材料。附加地或替換地，所述連接器在其處于已連接狀態(tài)時應(yīng)當(dāng)基本上沒有空隙，其中 “基本上”意味著剩余的空隙由于制造容限、材料變化等等實際上是不可避免的。通過最小化空隙直接限制了能夠由可能有害的濕氣所填充的容積。此外，可以可選地為所述連接器提供冗余接觸件，以便即使在一些接觸件發(fā)生故障的情況下也確保安全的操作。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述電子設(shè)備是可植入式醫(yī)療器件，例如心臟起搏器或深部腦刺激(DBS)系統(tǒng)、外科手術(shù)工具或者可攝取電子產(chǎn)品(其被稱作“電子藥品”或 “電子藥片”)。這些電子器件暴露于潮濕的和電化學(xué)活性的環(huán)境中，所述環(huán)境可能與該設(shè)備的電子組件發(fā)生接觸。與此同時，在這些情況下的安全性要求當(dāng)然非常高，這是因為任何故障都可能直接威脅患者的健康。本發(fā)明提供一種針對上述兩難困境的有利解決方案，其確保安全的電力供應(yīng)并且同時允許在必要情況下容易地更換電池。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明的電子設(shè)備可以是消費電子產(chǎn)品，特別是媒體播放器或記錄器(例如CD播放器、MP3播放器、視頻設(shè)備、數(shù)字或模擬攝影機)、蜂窩電話、計算器、 測量器件(例如戶外距離或溫度測量器件)、工具(鉆機或螺絲刀)、用于管線的裝備(例如用于流量測量)、剃刀、由駕駛員使用的裝備等等。


參照下面描述的(多個)實施例，本發(fā)明的前述和其他方面將變得顯而易見并且將對其進(jìn)行闡述。這些實施例是借助于附圖以舉例的方式描述的，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的電路圖； 圖2示出了圖1的電路圖的一種變型，其中附加地考慮了泄漏電阻； 圖3示出了圖2的電路圖的一種變型，其中附加地存在阻斷電容器； 圖4示出了被提供給圖1的DC — AC轉(zhuǎn)換器中的各個晶體管的可能控制信號； 圖5示出了脈沖操作模式下的圖1的DC — AC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
相同的附圖標(biāo)記指代完全相同的或類似的組件。
具體實施例方式下面將關(guān)于醫(yī)療植入物描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這種應(yīng)用。很難提出完全耐受濕氣并且在需要更換或修理某一部件的情況下仍然能夠重新打開的氣密密封的植入物的機械設(shè)計。對于處于其使用壽命末期的植入物中的可再充電電池來說，這樣的更換偶爾是特別必要的。為了易于更換，可以在電池與植入物的電子裝置 (二者都被氣密密封)之間提供連接器。但是在實踐中，在通過手術(shù)更換電池或者將所述器件植入身體中時，濕氣將幾乎不可避免地進(jìn)入接觸件之間。因此，當(dāng)在連接器兩端存在DC 電壓時，無法防止由于DC電池電壓而導(dǎo)致的電解，所述電解可能導(dǎo)致連接器端子的溶解并且導(dǎo)致形成氣體。這兩種效應(yīng)都可能是危險的，并且可能導(dǎo)致電池與電子裝置之間的不可靠或者甚至斷開的連接以及對于患者造成直接(例如通過氣體)或間接(植入物故障)的傷害。如果允許濕氣進(jìn)入包含電池和電子裝置的箱盒并且如果機械設(shè)計類似于電池與電子裝置之間的(簡單)連接器則情況將容易得多。為了實現(xiàn)這一點，本發(fā)明提出在可更換電池中包括DC - AC轉(zhuǎn)換器。如果所述DC - AC轉(zhuǎn)換器的交流電壓的頻率足夠高，取決于接觸件的應(yīng)用材料和蔓延到接觸件之間的含鹽濕氣的屬性處于幾十Hz到幾kHz之間，則會防止發(fā)生電解(參照D. Pheifer,W. B. Powell 的“htroduction The Electrolytic Tilt Sensor",其可以從 http://archives, sensorsmag. com/articles/0500/120/index, htm 獲得)。因此，本發(fā)明解決了當(dāng)可再充電電池與由電池供電的電子裝置之間的連接器被應(yīng)用在潮濕環(huán)境中時(例如在植入物中)發(fā)生在所述連接器的接觸件處的電解問題和氣體形成，在潮濕環(huán)境中，濕氣可能會蔓延到連接器的端子之間?？蛇x的是，所述DC - AC轉(zhuǎn)換器可以被放置在通常與(可再充電)電池包括在一起的相同芯片上，以便防止深度放電、監(jiān)測短路電流等等。下面將針對植入物描述前面的概念的各種實現(xiàn)方式，其中假設(shè)電子裝置需要DC 電壓。為此，將向所述植入物的電子裝置添加AC — DC轉(zhuǎn)換器(整流器)。此外還應(yīng)當(dāng)考慮到以下各個方面。一電力輸送鏈應(yīng)當(dāng)具有高效率，并且所需的電子裝置應(yīng)當(dāng)具有較小體積(植入物！)，并且即使在濕氣進(jìn)入電池與植入物電子裝置之間的連接器時也仍然可靠和安全。一流經(jīng)含鹽濕氣的泄漏電流會降低電力輸送的效率。通過適當(dāng)?shù)臋C械設(shè)計(疏水材料、不導(dǎo)電生物相容填充物并且只允許窄捷徑中有濕氣)以及電力輸送的占空比調(diào)節(jié)(即脈沖電力輸送)可以最小化這一效應(yīng)。一從DC到AC的轉(zhuǎn)換可以非常簡單地通過利用全橋功率級對DC電池電壓進(jìn)行斬波而實現(xiàn)，并且應(yīng)用(同步)全波整流器以便將其轉(zhuǎn)換回DC。一通過在電力輸送路徑中插入阻斷電容器而改進(jìn)了安全性，這是因為其防止了例如在DC - AC轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障時在所述連接器兩端出現(xiàn)DC電壓。冗余接觸件有助于改進(jìn)連接器的可靠性?！娏斔玩溨械淖畲蠼M件是阻斷電容器，并且在較低程度上是整流器中的保持電容器。較高的脈沖電力輸送頻率導(dǎo)致其尺寸減小。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備I，其例如是深部腦刺激(DBS)系統(tǒng)之類的植入物。植入物I包括“電源模塊”SM，其具有電池B以用于通過(較小的)內(nèi)部(電池) 電阻Rb提供DC電壓Vb，其中電源模塊關(guān)于環(huán)境被氣密密封。電池B可以是可更換電池。 根據(jù)本發(fā)明，通過包括四個晶體管Ml - M4的全橋功率級將電池B的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓。所得到的AC電壓被提供到電源模塊SM的兩個電力輸出端子TOl和T02。所述輸出端子以相反的極性Vb+和Vb-在近似接地與電池電壓Vb之間交替。所述電源模塊被設(shè)置成使其可以被用在電子設(shè)備中，并且在必要時可以將其作為完整的模塊來更換。這通?？赡馨l(fā)生在所包括的電池B正接近其使用壽命末期的時候。電源模塊可以被視為關(guān)于電子設(shè)備的獨立組件。電源模塊被氣密密封，以便耐受該電源模塊將被置于其中的電子設(shè)備內(nèi)部的環(huán)境。電源模塊可以可選地裝備有第一“連接器組件”(例如插座或插頭)，其被適配成與相容的第二“連接器組件”形成連接器，以便可以將電力輸出端子可逆地連接到相應(yīng)的端子。該第二“連接器組件”于是被提供在電子設(shè)備內(nèi)部，從而使得電源模塊可以被放置到電子設(shè)備中，并且使得第一連接器組件與第二連接器組件形成連接，通過所述連接向電子設(shè)備的電路提供電力。晶體管Ml —M4由發(fā)電機G (圖1中未示出)控制。發(fā)電機G在圖4中與對應(yīng)于各個晶體管的示例性控制電壓VP1、VNU VP2、VN2 一起單獨示出。在圖1中，晶體管Ml和 M2是NMOS晶體管，其在柵極電勢分別Wl或VN2分別為“高”時(即大于其閾值電壓；柵極通常在0與電池電壓Vb之間切換)導(dǎo)通。晶體管M3和M4是PMOST晶體管，其在柵極電勢 VPl和VP2分別為“低”時(即通常接地)導(dǎo)通。所述晶體管例如可以利用下面的“高”(H) 禾口 “低” (L)電壓序列來驅(qū)動(VP1，VN1;VP2，VN2) = (H，H;L，L)、(L，L;H，H)等等。在圖4中示出了另一個序列，其中控制電壓是利用非重疊時鐘生成的，以避免全橋功率級中的短路電流。在這種情況下，存在其中所有晶體管都不導(dǎo)通的較短時段。相應(yīng)的電壓序列是(其中H’、L’表示當(dāng)所有晶體管都不導(dǎo)通時的“高”和“低”電壓水平) (VP1, VNl ； VP2, VN2) = (H, H; L, L) > (H，，L，；H，，L，)、(L，L，H，H)、(H，，L，，H，，L，)。植入物I還包括連接器C，其中電源模塊SM的輸出端子Τ01、Τ02分別可逆地接觸 “消費模塊”CM的電力輸入端子ΤΙ1、ΤΙ2。連接器C通常不是完全密封的，因此將允許(導(dǎo)電)濕氣進(jìn)入，從而導(dǎo)致端子之間的泄漏電流。這在圖2中由泄漏電阻Rlk表示。如果經(jīng)過斬波的電池電壓(Vb+，Vb-)是對稱的(即50%占空比)，則其DC分量為零。 此外，如果斬波頻率f。h。P=l/T。h。p足夠高(幾十Hz到kHz )，則當(dāng)濕氣已進(jìn)入連接器時，連接器端子處的電解得以避免。已經(jīng)提到的消費模塊CM包括AC - DC轉(zhuǎn)換器，其具有包括四個二極管Dl — D4的橋接器和保持電容器ch。所述二極管橋接器對電力輸入端子Til、TI2所提供的AC電壓進(jìn)行整流。保持電容器Ch可以很小，這是因為其只需要在(同步)整流器不遞送任何電力的開關(guān)瞬態(tài)期間為電子裝置供應(yīng)能量。因此幾乎不需要犧牲寶貴的植入物容積。二極管整流器Dl - D4的DC輸出電壓被進(jìn)一步提供到其中實現(xiàn)植入物的適當(dāng)功能(例如經(jīng)過調(diào)度的到神經(jīng)組織的刺激脈沖遞送)的電力消費電子電路EC。植入物的電子裝置的電子電路EC所消耗的電力由兩端電壓為(Ve+，Ve-)的電阻器Re建模。二極管橋接器Dl - D4兩端的電壓降對于低電池電壓Vb變得顯著。在這種情況下，可以應(yīng)用具有小得多的電壓降的(全波)同步整流器來改進(jìn)總體電力效率。這樣的整流器可以基本上被描述為當(dāng)電流開始流經(jīng)每一個二極管時包括與該二極管并聯(lián)的附加晶體管(參照 Μ. I. Mihaiu 的“Toward the ‘Ideal Diode，using power MOSFET in full wave synchronous rectifiers for low voltage power supplies，，，SPEEDAM 2008, International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion)。當(dāng)生物流體(含鹽溶液)進(jìn)入連接器C時，(交流)泄漏電流開始在連接器端子之間流動，其由圖2中的泄漏電阻Iilk表示。這對于電池B來說是額外的負(fù)載，并且因此電力輸送的效率會降低。通過連接器的適當(dāng)機械設(shè)計(疏水材料、不導(dǎo)電生物相容填充物并且只允許窄捷徑中有濕氣)來增大泄漏電阻I^lk的數(shù)值可以最小化前面提到的效應(yīng)。在另一種方法中，通過對電力輸送進(jìn)行占空比調(diào)節(jié)而以電子方式減少泄漏損耗。 下面將參照圖5對此進(jìn)行描述，該圖示出了在發(fā)電機G的“脈沖操作模式”下出現(xiàn)在圖2的電路的一個電力輸出端子TOl處的典型輸出電壓。所述輸出電壓包括以頻率1/T。h。p重復(fù)的矩形脈沖串。所述脈沖串是在充電階段TaJ月間提供的，隨后是其中全橋功率級不發(fā)生切換的無活動階段(舉例來說，所述功率級可以被設(shè)定在其中電力輸出端子T01、T02既不連接到電池B也不連接到接地(即所有晶體管都不導(dǎo)通)、輸出端子TOl、T02全部連接到接地或者全部連接到電池B的狀態(tài))。在一個電力輸送循環(huán)的持續(xù)時間Tp之后是新的充電脈沖串。應(yīng)當(dāng)提到的是，圖5中的每一個充電時段的脈沖被顯示為指數(shù)增大。這是因為在充電時段期間，保持電容器的充電電流隨時間指數(shù)變化，并且每次輸出端子TOl連接到電池時(即晶體管M4導(dǎo)通)，該指數(shù)衰減的電流就導(dǎo)致電池B的內(nèi)部電阻Rb和晶體管M4的輸出電阻兩端的指數(shù)變化的電壓。因此，所述脈沖表現(xiàn)出朝向電池電壓Vb的指數(shù)增大。此外還應(yīng)當(dāng)提到的是，圖5中的坐標(biāo)系的原點對應(yīng)于圖4中所標(biāo)明的原點(這是因為VP2和VN2在t=0之后立即為“高”，圖5中的Vb+端子開始為“低” /接地)?？梢栽谳^小的時間常數(shù)τ ch下非?？焖俚貙οM模塊CM中的保持電容器Ch進(jìn)行充電，同時保持電容器在大得多的時間常數(shù)、(ReCh)下由電子裝置EC放電。因此，斬波時段T。h。p可以被取為幾個充電時間常數(shù)τ ch,并且在幾個斬波時段之后，在時間Ta ^ Tchop 期間，保持電容器Ch將被完全充電(因為這將花費近似5個充電時間常數(shù))。應(yīng)當(dāng)提到的是，斬波時段T。h。p還可以被取為小于單個時間常數(shù)τ。h(這種情況可能對于高斬波頻率發(fā)生)，在這種情況下保持電容器Ch在每一個斬波時段期間僅僅被略微充電。無論如何，如果有效充電時間Ta被取得足夠長，也就是說有足夠數(shù)目的時間常數(shù)xa， 則保持電容器將仍然被完全充電。因此，斬波時段可以獨立于時間常數(shù)Ta而被選擇。對于電力輸送時段Tp的剩余的無活動階段，全橋DC— AC轉(zhuǎn)換器的所有開關(guān)Ml — M4都可以被保持?jǐn)嚅_，或者電池輸出端子可以接地(通過Ml和M2)。應(yīng)當(dāng)提到的是，如果所述端子被接地，則將沒有電流流經(jīng)二極管整流器；但是如果應(yīng)用了另一種類型的整流器，則必須采取預(yù)防措施以防止將保持電容器短路。因此，電力輸送時段Tp應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地被取成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有效充電時間Tch (其常常是分別幾個充電時間常數(shù)τ。h的幾個斬波時段T。h。p)，但是也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于放電時間常數(shù)、，也就是
說 W<Te。
否則，效率增益將再次由于保持電容器Ch上的電壓波紋而丟失，這一點也可以從根據(jù)下式的電力輸送效率η明顯看出(Rleak=Rlk):
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備(I)，其包括a)電源模塊(SM)，其具有DC電源(B)和電力輸出端子(T01，T02)；b)消費模塊(CM)，其具有電力輸入端子(TI1，TI2)和電力消費電子電路(EC)；c)連接器(C)，其用于將相應(yīng)的電力輸出端子(Τ01，Τ02)和電力輸入端子(TI1，TI2)可逆地連接；d)DC - AC轉(zhuǎn)換器(Ml - M4)，其被設(shè)置在DC電源(B)與電力輸出端子(T01，T02)之間。
2.一種用于通過連接器(C)將電力從具有DC電源(B)和電力輸出端子(T01，T02)的電源模塊(SM)輸送到具有電力輸入端子(TI1，TI2)和電力消費電子電路(EC)的消費模塊 (CM)的方法，其中所述連接器用于可逆地連接相應(yīng)的電力輸出端子(Τ01，Τ02)與電力輸入端子(ΤΙ1，ΤΙ2)，所述方法包括a)利用DC - AC轉(zhuǎn)換器(Ml — M4)將DC電源(B)所提供的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓； b )將所述AC電壓提供到電力輸出端子(TOl，T02 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)或根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述DC電源是電池(B)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，除了分別相關(guān)聯(lián)的電力輸出端子(T01， T02)或電力輸入端子(TIl，TI2)之外，所述電源模塊(SM)和/或消費模塊(CM)被氣密密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，將阻斷電容器(Cb)設(shè)置在DC—AC轉(zhuǎn)換器 (Ml — M4)與一個電力輸出端子(TOl)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，所述DC - AC轉(zhuǎn)換器(Ml — M4)的AC輸出電壓的頻率范圍處在IHz到IMHz之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，所述DC - AC轉(zhuǎn)換器(Ml - M4)具有脈沖操作模式，所述脈沖操作模式具有脈沖活動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備(I)，其特征在于，所述活動時段的長度足以為消費模塊(CM) 中的中間電力儲存裝置(Ch)充分充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，所述設(shè)備(I)包括被設(shè)置在電力輸入端子 (Til, TI2)與電力消費電子電路(EC)之間的AC — DC轉(zhuǎn)換器(Dl — D4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備(I)，其特征在于，其包括連接AC—DC轉(zhuǎn)換器(D1 —D4)的輸出的保持電容器(Ch)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，所述DC - AC轉(zhuǎn)換器(Ml - M4)提供實質(zhì)上為方波的輸出電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，所述連接器(C)包括疏水材料、冗余接觸件并且/或者在其已連接狀態(tài)下基本上沒有空隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，所述設(shè)備是可植入式器件(I)，其特別是深部腦刺激系統(tǒng)、外科手術(shù)工具或者可攝取電子產(chǎn)品。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(I)，其特征在于，所述設(shè)備(I)是消費電子產(chǎn)品，特別是媒體播放器或記錄器、蜂窩電話、計算器、用于管線的裝備、剃刀、測量器件、由駕駛員使用的裝備或者工具。
15. 一種用在根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備中的電源模塊(SM)，其包括a)DC 電源(B)；b)電力輸出端子(T01，T02)；以及c)設(shè)置在DC電源(B)與電力輸出端子(T01，T02)之間的DC— AC轉(zhuǎn)換器(Ml — M4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有DC電源(B)和電力消費電子電路(EC)的電子設(shè)備(I)以及一種在這些組件之間輸送電力的方法。所述電源(B)的DC電壓被轉(zhuǎn)換成AC電壓，所述AC電壓隨后通過連接器(C)被輸送到電子電路(EC)。因此，由于來自環(huán)境的濕氣對連接器(C)的污染而導(dǎo)致的負(fù)面效應(yīng)可以被最小化。本發(fā)明特別適用于可植入式器件，這是因為其允許通過非密封的連接器(C)將可更換電池(B)與電子電路(EC)耦合。
文檔編號A61N1/378GK102470242SQ201080031536
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者P. M. 布德澤拉爾 F., J. A. 托爾 J. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司