基于電感耦合的近距離無線供電關鍵模塊設計研究.pdf

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

2、紹了無線能量傳輸系統(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計原則。最終，用仿真得到的電感參數(shù)設計了基于smic18mmrf的片上芯片無線能量傳輸系統(tǒng)。該芯片最終能夠傳輸大約16mW功率，輸出電壓能達到1.4V，輸出電流達到11.7mA，能量密度達到了878mW/mm2。整塊芯片完成了從原理圖設計

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