基于电感耦合的近距离无线供电关键模块设计研究

发布时间：2020-02-23 12:24

【摘要】：随着电子产品以及便携式设备的发展,人们对电源的简便性和可靠性的要求越来越高,而无线能量传输技术的使用,能够满足人们的这一需求。无线能量传输技术应用非常广泛,大到电动汽车的无线充电,小到片上芯片之间的无线能量传输,而这些技术的关键是用于发射和接收能量的耦合电感对以及无线收发电路。本文探讨了无线能量传输技术的两个特殊应用环境,分别是芯片内无线能量传输技术和高压输电线上的自取能技术,探讨这两个环境下的能量发射和恢复问题。论文首先介绍了无线能量传输系统工作的原理,分析基于电感耦合系统的能量恢复效率以及优化方法。介绍使用HFSS(High Frequency Structure Simulator)软件仿真电感,并且给出片上电感的设计原则。最终,用仿真得到的电感参数设计了基于smic 18mmrf的片上芯片无线能量传输系统。该芯片最终能够传输大约16mW功率,输出电压能达到1.4V,输出电流达到11.7mA,能量密度达到了 878mW/mm2。整块芯片完成了从原理图设计到版图交付流片的过程。在高压输电线自取能项目中,基于电磁感应原理,我们重新设计了取能线圈的样式,推导出新模型下的线圈感应电压并且用实验证明了新型结构的实用性与推导理论的可靠性。将新型取能线圈结构与CMOS技术结合,将除去感应线圈与滤波电容的其他模块用CMOS技术集成在一颗芯片上。这样做的好处是,不仅能够减小整个取能系统的体积,使其更灵活地应用在所需场所,还使得这与检测模块电路兼容,这也为以后整个取能供电模块以及监测模块集成为一个片上系统成为可能。实验结果显示,新型取能线圈能够恢复出不低于50mW的功率。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM724

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本文编号：2582179