心脏起搏器无线电能传输LCC-LCC磁集成印刷螺旋线圈研究

为实现植入式心脏起搏器无线电能传输系统的体积小型化以及改善系统的传输性能,该文提出一种基于LCC-LCC磁集成印刷螺旋线圈(PSC)的心脏起搏器无线电能传输系统。首先,建立线圈模型,研究在填充比率固定条件下PSC的匝宽和匝间距对传输效率的影响,确定最佳的线圈参数;其次,建立非集成式和集成式耦合机构的仿真模型,计算不同偏移情况下两种耦合机构的磁场分布情况;最后,搭建非集成式与集成式无线电能传输系统,验证集成结构在传输性能方面的优势。结果表明:在12mm的传输距离下,传输效率由62.3%提升至68.1%,输出功率提升了0.39W。此外,通过模拟计算无线充电过程中电场强度和比吸收率(SAR)值在人体内的分布情况,对系统进行安全评估。集成式PCS的提出有助于推进心脏起搏器无线电能传输系统的产品化进程。

基于印刷螺旋线圈的自谐振无线能量传输系统

基于印刷螺旋线圈的自谐振无线能量传输系统,其PCB板的顶层和底层分布螺旋线圈,等效电路由电感、电阻和电容的RLC串联组成。自谐振无线能量传输线圈具有结构简单、无需额外补偿电路及便于和PCB电路集成等优点。理论推导了无线能量传输效率和线圈品质因数的关系,并参数化分析了螺旋线圈的圈数和线宽对线圈的电感、电阻和品质因数的影响。仿真实验表明,当发射线圈和接收线圈的传输距离在45 mm内,自谐振无线能量传输效率可达85%以上;当发射线圈和接收线圈的轴向距离设定为45 mm时,收发线圈的水平偏移量在30 mm内,自谐振无线能量传输效率可达80%以上。

无芯印刷板变压器电感量的分析与计算

变压器是信号与能量转换、电气绝缘的主要器件 ,本文介绍一种新型变压器“无芯印刷板 (PCB)变压器” ,提出改进PCB变压器的自感与互感的计算方法 .实验证明理论计算和测试结果是一致的 .

磁谐振无线传能的高性能体内接收线圈设计

针对植入式装置的经皮无线能量传输中,体内接收小线圈品质因数低、自谐振频率高且难以与体外线圈匹配共振的问题,提出采用多子线圈串接构建空心体内能量接收线圈兼作植入电路的封装,并对子线圈中外径26 mm的印刷平面螺旋线圈(P-PSC)进行优化设计.在选定基材、基板厚度和线厚的基础上,采用部分元等效电路法仿真计算P-PSC的自谐振频率和品质因数,分析内半径、匝数及线宽线距比的影响,优选得到低剖面、高性能PPSC的设计参数.测得双层P-PSC的自谐振频率和品质因数分别为10.37 MHz和82.3,结果表明:本研究的单、双层P-PSC性能综合评价指标均高于同类线圈,空心能量接收线圈尺寸为Φ26.00 mm×4.55 mm,自谐振频率低至6.78 MHz,品质因数可达67.1,在满足安全限制的条件下,距离发射线圈4 cm的接收功率为269 mW,能量传输效率(PTE)为24.2%.