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Title:
METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING THE INRUSH CURRENT OF AN IMPLANTED ELECTRICAL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/003162
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for reducing the inrush current of an electrical device operated by means of a battery and/or an accumulator, which device is designed as a medical device which can be implanted in a patient and has an electronic circuit which is supplied with electrical energy via at least two supply potential lines, wherein the electronic circuit has a plurality of backup capacitors, each of which is connected or connectable by means of a first terminal to one of the at least two supply potential lines and by means of a second terminal to another of the at least two supply potential lines, characterized in that the electrical device has an energy management system by means of which one or more parts of the electronic circuit are switched off in an energy-saving mode and are switched on again when the energy-saving mode is exited, wherein the backup capacitors, individually or in a plurality of groups via one switching element per capacitor or group of capacitors, are disconnected from at least one of the supply potential lines in a switched-off state of the switching element and can be connected thereto in a switched-on state of the switching element, wherein the switching elements are switched on with at least a partial time delay relative to one another when the electrical device is switched on and when the circuit parts which are switched off in the energy-saving mode are switched on again.

Inventors:
WEIJAND KOEN (ES)
Application Number:
PCT/EP2021/068349
Publication Date:
January 06, 2022
Filing Date:
July 02, 2021
Export Citation:
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Assignee:
PRECISIS AG (DE)
International Classes:
H02M1/32; H02M1/14; H02M1/36; H02M1/00
Foreign References:
US5122724A1992-06-16
Other References:
DINI MICHELE ET AL: "A Nanocurrent Power Management IC for Low-Voltage Energy Harvesting Sources", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, USA, vol. 31, no. 6, 1 June 2016 (2016-06-01), pages 4292 - 4304, XP011591421, ISSN: 0885-8993, [retrieved on 20160107], DOI: 10.1109/TPEL.2015.2472480
Attorney, Agent or Firm:
GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTGMBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verringerung des Einschaltstroms eines mittels einer Batterie und/oder eines Akkumulators (10) betriebenen elektrischen Geräts (2), das als ein in einem Patienten implantierbares medizinisches Gerät ausgebildet ist, das eine elektronische Schaltung aufweist, die über wenigstens zwei Versorgungs potentialleitungen (21, 22) mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei die elektronische Schaltung (26) mehrere Stützkondensatoren (23, 24, 25) auf weist, die jeweils mit einem ersten Anschluss mit einer der wenigstens zwei Versorgungspotentialleitungen (21, 22) und mit einem zweiten Anschluss mit ei nerweiteren der wenigstens zwei Versorgungspotentialleitungen (21, 22) ver bunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Ge rät (2) ein Energiemanagement aufweist, durch das in einem Energiesparmo dus einer oder mehrere Teile (40, 41 , 42) der elektronischen Schaltung (26) ab geschaltet werden und beim Verlassen des Energiesparmodus wieder einge schaltet werden, wobei die Stützkondensatoren (23, 24, 25) einzeln oder in mehreren Gruppen über jeweils ein Schaltelement (27, 28, 29) in einem ausge schalteten Zustand des Schaltelements (27, 28, 29) von zumindest einer der Versorgungspotentialleitungen (21, 22) trennbar und in einem eingeschalteten Zustand des Schaltelements (27, 28, 29) damit verbindbar sind, wobei die Schaltelemente (27, 28, 29) beim Einschalten des elektrischen Geräts (2) und beim Wiedereinschalten der im Energiesparmodus abgeschalteten Schaltungs teile zumindest teilweise zeitversetzt zueinander eingeschaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschalten des elektrischen Geräts (2) zunächst ein erstes Schaltelement (27) eingeschal tet wird, dann mit einem zweiten Zeitversatz ein zweites Schaltelement (28) und dann mit einem dritten Zeitversatz ein drittes Schaltelement (29) eingeschaltet wird.

3. Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschalten des elektrischen Geräts (2) nach dem Einschalten eines Schaltelements (27, 28, 29) das nächste Schaltelements (27, 28, 29) erst einge schaltet wird, wenn der durch das vorhergehende Schaltelement (27, 28, 29) eingeschaltete Stützkondensator (23, 24, 25) oder die Gruppe von Stützkon densatoren (23, 24, 25) eine Spannung von wenigstens 50 % der Potentialdiffe renz zwischen den wenigstens zwei Versorgungspotentialleitungen (21 ,22) er reicht haben.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass im Energiesparmodus einer oder mehrere Teile der elektronischen Schaltung (26) abgeschaltet sind, zumindest ein Teil der elektronischen Schal tung (26) aber weiter in Betrieb ist.

5. Elektrisches Gerät (2), das zum Anschluss an eine Energiequelle (1) eingerich tet ist, in Form eines mittels einer Batterie und/oder eines Akkumulators (10) be triebenen, in einem Patienten implantierbaren medizinischen Geräts, wobei das elektrische Gerät (2) eine elektronische Schaltung (26) aufweist, die über we nigstens zwei Versorgungspotentialleitungen (21, 22) von der Energiequelle (1) mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei die elektronische Schaltung (26) mehrere Stützkondensatoren (23, 24, 25) aufweist, die jeweils mit einem ersten Anschluss mit einer der wenigstens zwei Versorgungspotentialleitungen (21 ,

22) und mit einem zweiten Anschluss mit einer weiteren der wenigstens zwei Versorgungspotentialleitungen (21, 22) verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkondensatoren (23, 24, 25) einzeln oder in meh reren Gruppen über jeweils ein Schaltelement (27, 28, 29) in einem ausgeschal teten Zustand des Schaltelements (27, 28, 29) von zumindest einer der Versor gungspotentialleitungen (21, 22) trennbar und in einem eingeschalteten Zu stand des Schaltelements (27, 28, 29) damit verbindbar sind, wobei die Schalt elemente (27, 28, 29) Steueranschlüsse haben, die mit einer Steuerlogik (30) zum Steuern des Einschaltens der Schaltelemente verbunden sind, wobei das elektrische Gerät (2) ein Energiemanagement aufweist, durch das in einem Energiesparmodus einer oder mehrere Teile der elektronischen Schaltung (26) abgeschaltet werden und beim Verlassen des Energiesparmodus wieder einge schaltet werden.

6. Elektrisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer logik (30) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.

7. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogik (30) ein jeweiliges Zeitverzögerungsglied (31, 32, 33) für jeden Steueranschluss aufweist, wobei die Zeitverzögerungsglieder (31 , 32, 33) gleiche oder unterschiedliche Zeitverzögerungswerte (T1, T2, T3) haben.

8. Elektrisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitver zögerungsglieder (31, 32, 33) zumindest mehrerer Steueranschlüsse in einer Reihe hintereinander geschaltet sind, sodass sich die Zeitverzögerungswerte

(T 1 , T2, T3) der Zeitverzögerungsglieder (31 , 32, 33) von einem zum nächsten Steueranschluss addieren.

9. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines, mehrere oder alle der Zeitverzögerungsglieder (31 , 32, 33) jeweils als RC-Glied mit wenigstens einem Widerstand (R2, R3, R4) und wenigstens einer Kapazität ausgebildet sind, wobei die Kapazität eine parasitäre Kapazität eines ein Schaltelement (27, 28, 29) bildenden Halbleiterschalters ist.

10. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schaltelemente (27, 28, 29) jeweilige Teile (40, 41 , 42) der elekt ronischen Schaltung (26) abgeschaltet werden können und beim Verlassen des Energiesparmodus über die Schaltelemente (27, 28, 29) zueinander zeitversetzt wieder eingeschaltet werden können.

11. Elektrisches Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schaltelemente (27, 28, 29) jeweilige Teile (40, 41 , 42) der elektronischen Schaltung (26) mit voneinander unterschiedlichen Betriebsspannungen versorg bar sind.

Description:
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VERRINGERUNG DES EINSCHALTSTROMS EINES IMPLANTIERTEN ELEkTRISCHEN GERÄTS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Einschaltstroms eines elektrischen Geräts gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrisches Gerät, das zum Anschluss an eine Energiequelle einge richtet ist.

Solche elektrischen Geräte, die eine elektronische Schaltung aufweisen, sind heutzu tage in der Regel mit einer Vielzahl von Stützkondensatoren bestückt, insbesondere wenn es sich um eine digitale elektronische Schaltung handelt, z. B. eine Schaltung mit einem oder mehreren Mikroprozessoren oder anderen digitalen Steuerelemen ten. Hierdurch kann die gesamte elektronische Schaltung insgesamt eine relativ hohe Stützkapazität haben. Dies führt beim Einschalten des elektrischen Geräts zu einem erhöhten Einschaltstrom, da die Stützkondensatoren zunächst aufgeladen werden müssen. In vielen Fällen, insbesondere wenn das elektrische Gerät aus einer Energiequelle mit entsprechend hohem Innenwiderstand versorgt wird, kann es hier durch zu Spannungseinbrüchen in Teilen der elektronischen Schaltung kommen.

Dies kann zu einem unerwünschten Verlust gespeicherter Daten, einer Überlastung oder Schädigung der Energiequelle oder einem unerwünschten Reset bspw. eines Mikroprozessors führen.

Im Rahmen dieser Anmeldung wird der Begriff Stützkondensator für alle Kondensa toren verwendet, die mit ihrem ersten Anschluss an einer der wenigstens zwei Ver sorgungspotentialleitungen und mit ihrem zweiten Anschluss an wenigstens einer weiteren der wenigstens zwei Versorgungspotentialleitungen angeschlossen sind. In diesem Sinne erfasst der Begriff Stützkondensator auch alle Arten von Blockkonden- satoren bzw. Abblockkondensatoren, Siebkondensatoren, Pufferkondensatoren, Ent kopplungskondensatoren (decoupling capacitor) und Bypasskondensatoren (bypass capacitor).

Solche Stützkondensatoren haben die Funktion, die an einem elektronischen Bauele ment, z. B. einem digitalen Schaltkreis, oder irgendeinem Schaltungsteil anliegende Spannung zu stützen und somit übermäßige Einbrüche der Spannung, z. B. bei Schaltvorgängen, zu verhindern.

Es gibt bereits Vorschläge für Zusatzschaltungen, durch die der Einschaltstrom eines solchen elektrischen Geräts begrenzt wird. Bei solchen Vorschlägen wird bspw. in ei ner Versorgungspotentialleitung in Reihe ein Transistor oder ein NTC geschaltet. Aus der US 5,122,724 ist ein Vorschlag bekannt, einen Kondensator durch einen in Reihe geschalteten Feldeffekttransistor langsam einzuschalten, indem der durch den Feld effekttransistor gebildete Reihenwiderstand allmählich verringert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Lösungen zur Verringerung des Einschaltstroms eines elektrischen Geräts sowie ein entsprechendes elektri sches Gerät anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dies beinhaltet, dass die Stützkondensatoren einzeln oder in mehreren Gruppen über jeweils ein Schaltelement in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltelements von zumindest einer der Versorgungspotentialleitungen trennbar und in einem eingeschalteten Zu stand des Schaltelements damit verbindbar sind, wobei die Schaltelemente beim Ein schalten des elektrischen Geräts zumindest teilweise zeitversetzt zueinander einge schaltet werden. Bei der Erfindung sind somit mehrere Schaltelemente vorhanden, wobei ein Schaltelement jeweils einem Stützkondensator oder einer Gruppe von Stützkondensatoren zugeordnet ist. Die Erfindung hat den Vorteil, dass der sonst ge bündelt an allen Stützkondensatoren gleichzeitig auftretende Einschaltstrompuls durch das zeitversetzte Einschalten der Schaltelemente nun zeitlich verteilt werden kann. Hierdurch wird der insgesamt auftretende höchste Einschaltstrom verringert. Dabei ist bei der Erfindung nicht unbedingt eine Begrenzung des Einschaltstroms er forderlich, wobei auch eine Begrenzung des Einschaltstroms auf einen Maximalwert möglich ist. Die über die Schaltelemente zu schaltenden Stützkondensatoren können bspw. beim Schaltungsdesign der elektronischen Schaltung vorab in Gruppen eingeteilt werden und die Gruppen so festgelegt werden, dass die Gesamtkapazität der Stützkonden satoren einer Gruppe über alle Gruppen gleich oder zumindest ähnlich ist. Je nach Ausführung der Stützkondensatoren, d. h. deren spezifischer Kapazität, kann eine Gruppe nur aus einem Stützkondensator oder aus mehreren Stützkondensatoren be stehen.

Das Schaltelement kann ein Schaltelement beliebiger Art sein, z. B. ein Halbleiter schaltelement wie z. B. ein Bipolartransistor oder ein Feldeffekttransistor. Vorteilhaft sind insbesondere Mosfets aufgrund ihres geringen spezifischen Einschaltwider stands und ihrer Schaltcharakteristik. Dabei muss das Schalten der Stützkondensa toren über das Schaltelement nicht unbedingt nur zwischen den binären Zuständen „eingeschaltet“ und „ausgeschaltet“ erfolgen, es sind auch Zwischenzustände denk bar, wie z. B. ein vorübergehender Betrieb mit einem erhöhten Übergangswiderstand (z. B. „halb eingeschaltet“).

Die Möglichkeit des Trennens eines Stützkondensators über das Schaltelement von zumindest einer der Versorgungspotentialleitungen umfasst sowohl ein komplettes Trennen, d. h. eine galvanische Abtrennung, als auch ein Trennen im Sinne einer sehr hochohmigen Verbindung oder zumindest einer derart hochohmigen Verbin dung, dass die angeschlossenen Stützkondensatoren beim Einschalten des elektri schen Geräts im getrennten Fall keinen wesentlichen Teil des Einschaltstroms bewir ken.

Die elektrische Energiequelle zur Versorgung des elektrischen Geräts kann, wie er wähnt, eine Batterie und/oder ein Akkumulator sein, insbesondere auch eine Anord nung aus einer oder mehreren Batterien und/oder einer oder mehreren Akkumulato ren. Die Energiequelle kann auch bspw. eine oder mehrere Solarzellen aufweisen. Die Energiequelle kann auch eine passive Energiequelle aufweisen, wie z. B. eine Spule, in die die elektrische Energie induktiv und somit berührungslos eingekoppelt wird. Die elektrische Energiequelle kann Teil des elektrischen Geräts sein, z. B. in einem Gehäuse des elektrischen Geräts untergebracht sein. Die elektrische Energiequelle kann auch eine vom elektrischen Gerät separate Energiequelle sein, die über die Versorgungspotentialleitungen mit dem elektrischen Gerät gekoppelt ist.

Das elektrische Gerät ist ein in einem Patienten implantierbares medizinisches Gerät. Das elektrische Gerät kann z. B. ein Stimulationsgerät sein, das Stimulationselektro den aufweist, durch die im Betrieb des elektrischen Geräts Gewebe des Patienten mit elektrischen Signalen stimulierbar ist. Beispielsweise kann es sich um ein Gehirn stimulationsgerät handeln.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Einschalten des elektrischen Geräts zunächst ein erstes Schaltelement eingeschaltet wird, dann mit einem zweiten Zeitversatz ein zweites Schaltelement und dann mit ei nem dritten Zeitversatz ein drittes Schaltelement eingeschaltet wird. Das Einschalten des ersten Schaltelements kann bspw. unmittelbar mit dem Einschalten des elektri schen Geräts erfolgen, oder mit einem ersten Zeitversatz dazu. Auf diese Weise kann der sonst erforderliche Einschaltstrom für das Aufladen der Stützkondensatoren in mehreren Schritten auf einzelne Gruppen von Stützkondensatoren verteilt werden, sodass die Strombelastung beim Einschalten des elektrischen Geräts nivelliert wird.

Es müssen nicht sämtliche Stützkondensatoren der elektronischen Schaltung über solche Schaltelemente trennbar bzw. verbindbar sein, zumindest einige Stützkonden satoren können auch fest mit den wenigstens zwei Versorgungspotentialleitungen verbunden sein. Vorteilhafterweise werden diese Stützkondensatoren derart ausge wählt, dass durch sie kein unzulässig hoher Einschaltstrom des elektrischen Geräts auftritt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, das erste Schaltelement der Reihe von Schaltelementen mit einem ersten Zeitversatz nach dem Einschalten des elektri schen Geräts einzuschalten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Einschalten des elektrischen Geräts nach dem Einschalten eines Schaltelements das nächste Schaltelements erst eingeschaltet wird, wenn der durch das vorhergehende Schaltelement eingeschaltete Stützkondensator oder die Gruppe von Stützkondensa toren eine Spannung von wenigstens 50 % der Potentialdifferenz zwischen den we nigstens zwei Versorgungspotentialleitungen erreicht haben. Auf diese Weise wird durch das versetzte Einschalten der Schaltelemente der stärkste Anteil der Auflade stromkurve der Stützkondensatoren jeweils abgewartet, bis über das nächste Schalt element wieder ein Stützkondensator oder eine Gruppe von Stützkondensatoren ein geschaltet wird. Die Aufladestromkurve der durch das vorhergehende Schaltelement eingeschalteten Stützkondensatoren ist dann schon weitgehend abgeklungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch für elektrische Ge räte, die eine elektronische Schaltung aufweisen, die z. B. in einem Energiesparmo dus eine oder mehrere Schaltungsteile abschalten. In diesem Fall könnte es ohne das erfindungsgemäße Verfahren beim Wiedereinschalten der abgeschalteten Schal tungsteile dazu kommen, dass solche Schaltungsteile aufgrund ihrer Stützkondensa toren einen unzulässig hohen Einschaltstrom erzeugen, der die eingangs erwähnten nachteiligen Effekte wie Speicherdatenverlust, Schädigung der elektrischen Energie quelle oder Reset eines Mikroprozessors auslösen könnte.

Gemäß der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das elektrische Gerät ein Ener giemanagement aufweist, durch das in einem Energiesparmodus einer oder mehrere Teile der elektronischen Schaltung abgeschaltet werden und beim Verlassen des Energiesparmodus wieder eingeschaltet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Energiesparmodus einer oder mehrere Teile der elektronischen Schaltung abge schaltet sind, zumindest ein Teil der elektronischen Schaltung aber weiter in Betrieb ist. Hierdurch kann ein Niedrigenergiemodus des elektrischen Geräts realisiert wer den, in dem dieses mit geringem elektrischen Energieverbrauch betrieben werden kann, aber weiterhin zumindest einen gewissen Mindestfunktionsumfang ausführen kann.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein elektrisches Gerät gemäß Anspruch 5. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die Steuerlogik kann als gesonderte elektrische oder elektronische Schal tung ausgebildet sein, oder als Teil der elektronischen Schaltung des Geräts, oder als Teil eines Energiemanagements. Die Steuerlogik kann aus passiven und/oder ak tiven elektronischen Bauelementen gebildet sein. Zu den aktiven elektronischen Bau elementen kann auch ein Mikroprozessor oder ein ähnlicher Rechner gehören. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerlogik dazu eingerichtet ist, ein Verfahren der zuvor erläuterten Art auszufüh ren. Dementsprechend kann die Steuerlogik dazu eingerichtet sein, die Schaltele mente beim Einschalten des elektrischen Geräts zumindest teilweise zeitversetzt zu einander einzuschalten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerlogik ein jeweiliges Zeitverzögerungsglied für jeden Steueranschluss aufweist, wobei die Zeitverzögerungsglieder gleiche oder unterschiedliche Zeitverzögerungs werte haben. Ein solches Zeitverzögerungsglied kann einen Signalausgang haben, über den ein Einschaltsignal an den Steueranschluss eines zugeordneten Schaltele ments abgegeben wird, damit dieses eingeschaltet wird. Die Zeitverzögerungsglieder können z. B. durch ein Einschaltsignal des elektrischen Geräts getriggert werden, z. B. durch den Anstieg der Potentialdifferenz zwischen den wenigstens zwei Versor gungspotentialleitungen. Weisen die Zeitverzögerungsglieder gleiche Zeitverzöge rungswerte auf, ist es vorteilhaft, unterschiedliche Triggerschwellen für das Triggern des Zeitverzögerungsglieds zu wählen oder diese mit zeitlich versetzten Triggersig nalen zu beaufschlagen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zeitverzögerungsglieder zumindest mehrerer Steueranschlüsse in einer Reihe hinter einander geschaltet sind, sodass sich die Zeitverzögerungswerte der Zeitverzöge rungsglieder von einem zum nächsten Steueranschluss addieren. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft das zeitversetzte Einschalten der verschiedenen Schalt elemente auch bei gleichen Zeitverzögerungswerten der Zeitverzögerungsglieder durchgeführt werden. Hierbei wird sozusagen ein Zeitverzögerungsglied durch den Signalausgang des vorhergehenden Zeitverzögerungsgliedes getriggert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eines, mehrere oder alle der Zeitverzögerungsglieder jeweils als RC-Glied mit wenigstens einem Widerstand und wenigstens einer Kapazität ausgebildet sind, wobei die Kapa zität eine parasitäre Kapazität eines ein Schaltelement bildenden Halbleiterschalters ist. Hierdurch kann die Steuerlogik besonders einfach und mit minimalem Schal tungsaufwand realisiert werden. Die einzelnen Steueranschlüsse der Schaltelemente können hintereinander an die einzelnen Verbindungspunkte einer Reihenschaltung von Widerständen angeschlossen werden. Auf diese Weise sind die Zeitverzöge rungsglieder jeweils als RC-Glied gebildet. Für die Realisierung einer solchen Steu erlogik eignen sich insbesondere Feldeffekttransistoren, deren Gate-Kapazität als parasitäre Kapazität genutzt wird. Besonders geeignet sind Mosfets älterer Bauart, da diese eine relativ große Gate-Drain-Kapazität haben. Die Gate-Drain-Kapazität wirkt sich stark auf die Eingangskapazität aus. Die ansteigende Gate-Drain-Span- nung bewirkt dann eine Verzögerung des Einschaltens.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwen dung von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 - ein elektrisches Gerät in einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 - ein elektrisches Gerät in einer zweiten Ausführungsform,

Figur 3 - Teile eines elektrischen Geräts in einer dritten Ausführungsform,

Figur 4 - ein elektrisches Gerät in einer vierten Ausführungsform.

Die Figur 1 zeigt ein elektrisches Gerät 2, das mit einer elektrischen Energiequelle 1 verbunden ist. Die elektrische Energiequelle 1 weist bspw. eine Batterie oder einen Akkumulator 10 auf. Das elektrische Gerät 2 weist eine elektronische Schaltung auf, von der zur Vereinfachung nur ein Schaltungsteil 26 dargestellt ist. Dieser Schal tungsteil 26 weist beispielhaft drei Stützkondensatoren 23, 24, 25 auf. Die elektroni sche Schaltung kann mehrere solche oder ähnliche Schaltungsteile aufweisen, je weils mit eigenen Stützkondensatoren.

Die elektronische Schaltung ist über zwei Versorgungspotentialleitungen 21 , 22 mit Anschlüssen 11 , 12 der Energiequelle 1 verbunden. Eine erste Versorgungspotenti alleitung 21 kann z. B. eine Batteriespannungsleitung sein, die ein Potential der Bat terie 10 führt, eine zweite Versorgungsleitung 22 kann eine Masseleitung sein. Die hier als einzelne Stützkondensatoren 23, 24, 25 dargestellten Kondensatoren können auch in Form mehrerer Einzelkondensatoren realisiert sein, sodass die Stütz kondensatoren 23, 24, 25 jeweils auch für eine Gruppe von Stützkondensatoren ste hen können.

Die Stützkondensatoren 23, 24, 25 sind jeweils mit ihrem einen Anschluss mit der ersten Versorgungspotentialleitung 21 und mit ihrem anderen Anschluss mit der zweiten Versorgungspotentialleitung 22 verbunden bzw. verbindbar. In Reihe zum je weiligen Stützkondensator 23, 24, 25 ist ein jeweiliges steuerbares Schaltelement 27, 28, 29 geschaltet. Die Figur 2 zeigt die Anordnung des jeweiligen Schaltelements 27, 28, 29 auf der Seite des zweiten Versorgungspotentials des jeweiligen Stützkonden sators 23, 24, 25, das jeweilige Schaltelement könnte aber auch auf der anderen Seite, d. h. der Seite des ersten Versorgungspotentials angeschlossen sein. Ent scheidend ist, dass über das jeweilige Schaltelement 27, 28, 29 die Verbindung des jeweiligen Stützkondensators 23, 24, 25 von zumindest einer der Versorgungspoten tialleitungen 21 , 22 auftrennbar ist, um die erfindungsgemäße Verringerung des Ein schaltstroms des elektrischen Geräts zu realisieren.

Die Schaltelemente 27, 28, 29 weisen jeweilige Steueranschlüsse auf, die mit einer Steuerlogik 30 verbunden sind. Die Steuerlogik 30 ist dazu eingerichtet, Einschaltsig nale an die Steueranschlüsse der Schaltelemente 27, 28, 29 abzugeben, um diese in den eingeschalteten Zustand zu bringen. Die Steuerlogik 30 ist derart gestaltet, dass diese Einschaltsignale der einzelnen Schaltelemente 27, 28, 29 zeitversetzt zueinan der abgegeben werden, sodass das Einschalten der Stützkondensatoren 23, 24, 25 ebenfalls zeitversetzt erfolgt, zumindest beim Einschalten des elektrischen Geräts 2. Die Steuerlogik 30 kann auf verschiedenste Arten realisiert werden, z. B. durch einen Steuerprozessor, mehrere einzelne Zeitverzögerungsglieder oder ähnliches.

Die Figur 2 zeigt ein elektrisches Gerät 2 mit zugehöriger Energiequelle 1 in ver gleichbarer Gestaltung wie die Figur 1 , wobei im Unterschied zu Figur 1 die Steuerlo gik 30 konkreter in Form von Zeitverzögerungsgliedern 31 , 32, 33 ausgebildet ist. Je des Zeitverzögerungsglied 31 , 32, 33 weist einen Triggereingang auf. Erkennt das Zeitverzögerungsglied am Triggereingang ein Triggersignal, wird nach einer spezifi schen Verzögerungszeit, d. h. einem für das jeweilige Zeitverzögerungsglied spezifi- sehen Zeitverzögerungswert T1 , T2, T3, an einem Signalausgang des Zeitverzöge rungsglieds ein Einschaltsignal an den Steueranschluss des zugeordneten Schaltele ments 27, 28, 29 abgegeben.

Der Signalausgang des Zeitverzögerungsglieds 31 ist mit dem Steueranschluss des Schaltelements 27 verbunden. Der Signalausgang des Zeitverzögerungsglieds 32 ist mit dem Steueranschluss des Schaltelements 28 verbunden. Der Signalausgang des Zeitverzögerungsglieds 33 ist mit dem Steueranschluss des Schaltelements 29 ver bunden. Man erkennt ferner, dass die Zeitverzögerungsglieder 31 , 32, 33 in einer Reihe hintereinander geschaltet sind. Der Triggereingang des ersten Zeitverzöge rungsglieds 31 ist z. B. mit der ersten Versorgungspotentialleitung 21 verbunden. Er reicht das Potential an der ersten Versorgungspotentialleitung 21 einen bestimmten Triggerwert, der als Triggersingal vom ersten Zeitverzögerungsglied 31 erkannt wird, führt dieses das erwähnte Ausgeben des Einschaltsignals am Signalausgang nach Ablauf des Zeitverzögerungswerts T1 durch. Der Triggereingang des zweiten Zeitver zögerungsglieds 32 ist mit dem Signalausgang des ersten Zeitverzögerungsglieds 31 verbunden. Daher kann das zweite Zeitverzögerungsglied 32 erst dann getriggert werden, wenn die Zeitverzögerung des ersten Zeitverzögerungsglieds 31 abgelaufen ist. Dann führt das zweite Zeitverzögerungsglied 32 eine Zeitverzögerung mit seinem Zeitverzögerungswert T2 durch. Nach Ablauf dieser Zeitverzögerung wird am Signal ausgang des zweiten Zeitverzögerungsglieds 32 das Einschaltsignal abgegeben. Der Triggereingang des dritten Zeitverzögerungsglieds 33 ist mit dem Signalausgang des zweiten Zeitverzögerungsglieds 32 verbunden. Daher wird das dritte Zeitverzöge rungsglied 33 erst durch das vom zweiten Zeitverzögerungsglied abgegebene Ein schaltsignal getriggert. Nach dieser Triggerung führt das dritte Zeitverzögerungs glieds 33 seine Zeitverzögerung mit dem Zeitverzögerungswert T3 durch. Hiernach wird das Einschaltsignal an das dritte Schaltelement 29 abgegeben.

Dementsprechend wird der erste Stützkondensator 23 nach der Zeitverzögerung T1 eingeschaltet, der zweite Stützkondensator 24 nach der Zeitverzögerung T1 + T2 und der dritte Stützkondensator nach der Zeitverzögerung T1 + T2 + T3. Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des elektrischen Geräts, bei dem die in der Figur 2 dargestellte Kette von Zeitverzögerungsgliedern 31 , 32, 33 in schaltungstech nisch besonders günstiger Weise durch eine Flintereinanderschaltung von RC-Glie- dern realisiert ist. Das C-Glied eines ersten RC-Glieds, das dem ersten Zeitverzöge rungsglied 31 entspricht, wird durch die Gate-Source-Kapazität und die Gate-Drain- Kapazität eines Transistors M2 gebildet, der das erste Schaltelement 27 bildet. Die Gate-Source-Kapazität ist dominant. Der Widerstand dieses RC-Glieds wird durch ei nen Widerstand R2 gebildet.

Das C-Glied eines zweiten RC-Glieds, das dem zweiten Zeitverzögerungsglied 32 entspricht, wird durch die Gate-Source-Kapazität und die Gate-Drain-Kapazität eines Transistors M3 gebildet, der das zweite Schaltelement 28 bildet. Die Gate-Source- Kapazität ist dominant. Der Widerstand dieses RC-Glieds wird durch einen Wider stand R3 gebildet. Das C-Glied eines dritten RC-Glieds, das dem dritten Zeitverzöge rungsglied 33 entspricht, wird durch die Gate-Source-Kapazität und die Gate-Drain- Kapazität eines Transistors M4 gebildet, der das dritte Schaltelement 29 bildet. Die Gate-Source-Kapazität ist dominant. Der Widerstand dieses RC-Glieds wird durch den Widerstand R4 gebildet. Wie man erkennt, kann die gesamte Steuerlogik bzw. die Zeitverzögerungsglieder zum Steuern der Steueranschlüsse der Schaltelemente 27, 28, 29 durch eine einfache Reihenschaltung von jeweils einem Widerstand pro Schaltelement gebildet werden.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen die Schaltungsanordnung jeweils mit drei Stützkondensatoren und drei zugeordneten Schaltelementen. Selbstver ständlich kann die Zahl der Stützkondensatoren bzw. Gruppen von Stützkondensato ren und deren Schaltelementen beliebig erhöht und verringert werden, je nach kon kretem Anwendungsfall.

Das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt der Ausführungsform der Figur 1 insofern, als dass eine zentrale Steuerung 30 zur zeitlich versetzten Betäti gung der Schaltelemente 27, 28, 29 vorhanden ist, z. B. in Form eines Kontrollmo- duls. Entsprechende Steuerleitungen des Kontrollmoduls sind mit den jeweiligen Steueranschlüssen der Schaltelemente 27, 28, 29 verbunden. Den Schaltelementen 27, 28, 29 sind jeweilige Teile 40, 41 , 42 der elektronischen Schaltung des Geräts 2 zugeordnet, die über das jeweilige Schaltelement 27, 28, 29 eingeschaltet werden können. Über das Schaltelement 27 kann der Teil 40 eingeschaltet werden, über das Schaltelement 28 der Teil 41 und über das Schaltelement 29 der Teil 42. Beispiels weise kann das Schaltelement 27 als elektronischer Schalter, z. B. in Form eines Schalttransistors, ausgebildet sein. Speziell für die Realisierung eines elektrischen Geräts in Form eines implantierbaren medizinischen Geräts sind als weitere Schalt elemente 28, 29 jeweilige Buck-Boost-Schaltungsanordnungen vorhanden, durch die aus der von der Batterie oder dem Akkumulator 10 bereitgestellten Spannung er höhte Spannungen, sowohl positive als auch negative Spannungen, erzeugt werden können. Beispielsweise können über die Buck-Boost-Schaltungsanordnungen hohe Stimulationsspannungen für elektrische Stimulationsverfahren am Patienten erzeugt werden. So können die Buck-Boost-Schaltungen beispielsweise eine positive und eine negative Stimulationsspannung bereitstellen, oder Stimulationsspannungen glei cher Polarität und unterschiedlicher Amplitude.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 zeigt zudem, dass die Verzögerungswerte in den einzelnen Verzögerungsstufen ungleiche Werte sein können, was auch für die übrigen Ausführungsbeispiele gilt. Beispielsweise kann das erste Schaltelement 27 eine Verzögerung von wenigstens 10 ms bewirken, das zweite Schaltelement 28 eine darauf folgende zusätzliche Verzögerung von wenigstens 5 ms und das darauf folgende dritte Schaltelement 29 eine darauf folgende weitere Verzögerung von we- nigstens 5 ms bewirken.