应用于胶囊内窥探测系统的无线供电技术研究与芯片设计

摘要

随着人们生活节奏的加快以及饮食选择的变化，近些年来肠胃疾病的发病率日趋升高。而由于人体发病地点的特殊性，人们往往对于一些传统的检测、治疗方法有所畏惧。因此，这些年来，肠胃疾病的检测、诊治方式都趋于无创或者微创，因此胶囊内窥探测技术也就应运而生。本文针对胶囊内窥镜中的一个重要问题——无线供电技术展开研究，以此来试图解决或者改善胶囊内窥探测系统中的能量供给问题。 本文设计了一款应用于胶囊内窥探测系统的无线供电电源芯片，该芯片将无线接收线圈产生的高频交流信号通过整流、滤波、调整后为锂电池进行充电，并对锂电池的输出电压进行降压调整，以得到合适的输出电压供后级电路使用。本文在讨论分析了各类经典的电源模块后，基于TSMC0.35um工艺，设计出了一款高效率、高稳定性、高负载调整率的电源管理系统。该电源系统中的整流器采用了带轨至轨比较器的全波整流方案以提高其工作效率，调整器采用片内电容与频率补偿设计以降低胶囊体积，在完成了电路设计的基础上对各模块进行了详尽的分析与仿真。最后，在TOP仿真验证后完成了版图绘制与电路后仿。

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第一章 绪论

§1.1 课题背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3论文研究内容、结构与特点

第二章 胶囊内窥探测系统架构及其原理

§2.1 胶囊内窥探测系统整体架构与工作原理

§2.2 驱动原理与移动机制

§2.3 生物医学用锂电池及其特性分析

§2.4 本章小结

第三章 无线供电系统的电路设计

§3.1 无线供电系统架构

§3.2 整流器（RECTIFIER）电路设计

§3.3 调整器（REGULATOR）电路设计

§3.4 充电器（CHARGER）电路设计

§3.5低压差线性调整器（LDO）的电路实现

§3.6 基准和偏置（BIAS）电路设计

§3.7 本章总结

第四章 无线供电系统电路仿真及版图设计

§4.1 无线供电系统整体仿真验证

§4.2 无线供电系统总体版图设计

§4.3 后仿真验证

§4.4 本章总结

第五章 总结与展望

§5.1 工作总结

§5.2 未来展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间的主要研究成果