随着集成电路的发展,很大程度推进了医用植入式设备的发展,将大型的设备微型化,用来替代药物治疗。本文研究了基于无线充电的可植入医疗设备这一实际应用场景,设计了一个无线充电的可植入神经刺激器用的电源管理芯片系统。文中首先对神经刺激器系统进行了整体规划和研究,设计了一个有源可植入的神经刺激器系统框架。系统供电由可无线充电的锂离子电池提供。由于锂电池的自然放电使其电压逐渐降低这一特性,设计了一个电压型PWM控制的Buck型DC-DC转换器,得到一个稳定的供电电压。根据锂电池的安全特性,还设计了相关的过/欠压充电保护电路。神经刺激器的输出为一个双相生理电刺激模块,是DAC电路结构,因此还为此设计了一个负压电荷泵,为刺激器提供负压供电。转换器的输入电压范围在3-4V,输出稳定的2V电压信号,最大负载电流为100m A,转换效率为85.4%。电路内部使用一个2MHz的振荡器,外部器件结构简单,体积也随之减小。负压电荷泵模块能够稳定输出-2V电压信号,最大负载电流为5m A,采用了交叉耦合电路,外部仅需要两个电容即可实现负压生成,转换效率为76%。根据上述电源管理模块的设计,本文使用Sil Terra0.18μm CMOS工艺,在Cadence软件中对系统及各子模块进行了仿真并绘制了版图,进行了后仿验证并流片。本电源管理模块可以为双相神经刺激器提供稳定的±2V电压,达到了所设计神经刺激电源管理参数要求。