基于電感耦合的近距離無(wú)線供電關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品以及便攜式設(shè)備的發(fā)展，人們對(duì)電源的簡(jiǎn)便性和可靠性的要求越來越高，而無(wú)線能量傳輸技術(shù)的使用，能夠滿足人們的這一需求。無(wú)線能量傳輸技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，大到電動(dòng)汽車的無(wú)線充電，小到片上芯片之間的無(wú)線能量傳輸，而這些技術(shù)的關(guān)鍵是用于發(fā)射和接收能量的耦合電感對(duì)以及無(wú)線收發(fā)電路。本文探討了無(wú)線能量傳輸技術(shù)的兩個(gè)特殊應(yīng)用環(huán)境，分別是芯片內(nèi)無(wú)線能量傳輸技術(shù)和高壓輸電線上的自取能技術(shù)，探討這兩個(gè)環(huán)境下的能量發(fā)射和恢復(fù)問題。
　　本文首先介

2、紹了無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)工作的原理，分析基于電感耦合系統(tǒng)的能量恢復(fù)效率以及優(yōu)化方法。介紹使用HFSS(High Frequency Structure Simulator)軟件仿真電感，并且給出片上電感的設(shè)計(jì)原則。最終，用仿真得到的電感參數(shù)設(shè)計(jì)了基于smic18mmrf的片上芯片無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)。該芯片最終能夠傳輸大約16mW功率，輸出電壓能達(dá)到1.4V，輸出電流達(dá)到11.7mA，能量密度達(dá)到了878mW/mm2。整塊芯片完成了從原理圖設(shè)計(jì)

3、到版圖交付流片的過程。在高壓輸電線自取能項(xiàng)目中，基于電磁感應(yīng)原理，我們重新設(shè)計(jì)了取能線圈的樣式，推導(dǎo)出新模型下的線圈感應(yīng)電壓并且用實(shí)驗(yàn)證明了新型結(jié)構(gòu)的實(shí)用性與推導(dǎo)理論的可靠性。將新型取能線圈結(jié)構(gòu)與CMOS技術(shù)結(jié)合，將除去感應(yīng)線圈與濾波電容的其他模塊用CMOS技術(shù)集成在一顆芯片上。這樣做的好處是，不僅能夠減小整個(gè)取能系統(tǒng)的體積，使其更靈活地應(yīng)用在所需場(chǎng)所，還使得這與檢測(cè)模塊電路兼容，這也為以后整個(gè)取能供電模塊以及監(jiān)測(cè)模塊集成為一個(gè)片上系統(tǒng)