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双向充电高频磁刺激电路的研制
资料介绍
经颅磁刺激技术是一种通过产生快速变化的磁场在脑内感应出电场，从而影响神经电位活动进而达到检测神经通路传导或对精神、心理疾病的治疗作用。该技术近十几年来发展较快，已经应用于临床，并取得了较好的效果。但由于达到神经电位阈值所需的磁刺激脉冲能量较大，对电源功耗的要求限制了磁刺激的高频应用，本文研制了一种用于高频磁刺激仪的双向充电电路，用以降低功率消耗。 本文设计了单片机控制的多路IGBT高速大功率开关实现对无极性电容进行正反双向向充电和电容对电感单向放电的控制，设计中运用了RCL电路欠阻尼状态特性。电路工作时，先对电容正向充电至预设电压，关断充电开关，开通放电开关，电容对电感放电，当电容放电达到周期内反向最大值时断开放电电路，将剩余的电能储存，开通反向充电开关，进行电容反方向充电至预设值，再次开通放电开关，电容对电感放电，此为一个完整的刺激周期。本研究中对系统软硬件设计的电路进行了实验验证，实验参数为电源输出100V，刺激频率最高100HZ，放电时间250us，使用了六组线圈(RL参数不同)进行试验，对不同参数的磁刺激电路使用正反双向充电、单向放电与传统的单向充放电进行了比较，并得到了在不同RCL参数(不同阻尼系数)时降低的能量消耗。结果表明本文设计的方法可以有效降低高频磁刺激仪功耗，提高磁刺激仪器能量利用率。本研究中还对放电线圈产生的磁场和感应电场进行了测试，其波形特征符合电路设计的理论波形特征，可以对神经刺激进行有效刺激。本论文提出的电容双向充电电路为磁刺激仪提供了一个新模式，为磁刺激仪技术及机理研究奠定基础。
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