如今,植入式电刺激的方法已在医学上得到了广泛的应用,并取得非常好的效果。植入式电刺激是指将系统电路植入到人体内特定的部位,经电极对特定靶点进行电刺激的一种治疗方法。相比于传统的药物或物理性治疗而言,植入式电刺激能更有针对性的进行治疗,并给患者带来更好的舒适度。植入式电刺激系统一般由电池供电,为了减少更换电池带来的手术风险与创伤,使用无线可充电电池是一个必然的选择,因此无线能量传输技术在植入式电刺激系统中尤为关键,其效率大小直接影响了无线充电时的能量损耗与电池温升。除此之外,刺激输出级的能量效率优化同样重要,这将决定植入式系统每次充电后的可工作时长,同时影响刺激时的热量消耗。针对植入式电刺激系统中的无线充电,本文采用了恒流-恒压充电,并引入体内闭环控制的方式用于动态调节充电电压,使其始终与电池电压保持一个较小的压差以提高充电效率。此外,针对闭环控制自身的效率优化,设计了高效率的整流电路与开关功率MOS管,并设计了对应的恒流-恒压充电控制器,采用共同控制的方式保证各充电阶段的平滑转换。针对植入式电刺激系统中的刺激输出,本文采用SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter)结构来动态调节输出电压,并结合电流反馈的方式以避免电流源损耗。此外,本文设计了一种基于使能振荡模式的滞回比较控制方法,相比于传统的滞回比较控制或PWM(Pulse Width Modulation)控制回路,该控制方法具有非常小的电流恢复时间(仅2.5us左右)、能同时实现降压与升压输出以及直接控制输出纹波等优势。同时对功率消耗最大的开关功率MOS管进行细致的仿真,选择最优的尺寸以优化效率。无线充电模块采用0.8um HV工艺流片,经过实际测试,验证了上述的设计方法,该模块能实现2.8-4.4V的无线充电,恒流充电电流维持在60m A,且充电效率达70%以上。刺激输出模块设计了PCB原型电路进行测试验证,该模块能获得0-12m A的电流输出,负载范围可达200-3000?,纹波控制在10%以内,且输出效率达75%以上。最后本文将两部分电路及连接部分整合为一个单芯片系统,并计划在0.25um HV工艺下进行流片,目前已完成版图设计与后仿验证。