经颅磁刺激(TMS)是一种非侵入式的生物刺激工具,被用于研究人类神经生理学的多个方面。经颅磁刺激具有无创、不适感低、刺激深度大等显著优势,在精神病学和神经生理学领域得到普遍应用。脉冲电源系统作为经颅磁刺激设备的重要组成部分,对于经颅磁刺激设备的性能具有决定性的作用。本文基于磁刺激技术作用机理的理论研究,对经颅磁刺激电源系统进行设计,以优化电源系统的刺激参数和利用率。本文首先从生物学原理和电学原理方面对经颅磁刺激技术的工作机理进行分析,并对经典的单相和双相脉冲波形下产生的时变磁场、感应电场和神经元膜电位进行了数学理论推导,分析电路参数对刺激效果的影响,为后面的电路设计提供基础。接着对经颅磁刺激电路进行优化设计,分析了目前的经颅磁刺激电路拓扑,并在实验室提出的半椭圆线圈对结构的刺激线圈的基础上,基于能量反馈方式设计了一种能够产生高重复频率的近半正弦单相波和双相波两种波形的脉冲放电电路,该电路可以有效提高电源利用效率。在此基础上,基于目前磁刺激安全性研究的结果,选择了最大输出强度下重复频率20Hz的指标参数,给出了多刺激器组合工作的运行方式,进一步优化刺激器的刺激模式和刺激频率指标。然后依据提出的经颅磁刺激仪电源系统设计指标,在上述脉冲放电电路拓扑的基础上,本文对储能电容充电模块电路、脉冲放电模块电路以及控制系统进行了软硬件电路设计。以TMS320F2812为核心,分析并设计了高频高压LCC谐振式电容充电系统、基于晶闸管串联工作方式下的脉冲放电系统,以及基于信号检测和开关驱动等相关控制电路的控制系统。为了验证本文设计的经颅磁刺激设备电源系统的可行性,根据设计的经颅磁刺激设备电源系统,本文搭建了系统仿真模型和充电系统样机,通过仿真和实验分析,验证了本文理论分析与方案设计的可行性和有效性。