可植入式磁耦合谐振无线电能传输系统研究

刘新竹，程欣

（武昌工学院信息工程学院，湖北武汉，430000）

1 总体方案设计

可植入磁耦合谐振无线电能传输系统包括振荡模块和驱动模块、发射线圈和接收线圈、整流模块和滤波模块。其中高频振荡电路为系统提供高频振荡脉冲信号，驱动电路对信号进行放大处理，整流电路和滤波电路是对接收端接收的信号进行处理并最终输出到负载。发射线圈和接收线圈是具体进行电磁能量的传输部分。系统总体设计框图如图1 所示。

图1 系统总体设计框图

当系统的发射电路模块与接收电路模块所产生的谐振频率相同，并且发射端在特定的谐振频率下产生信号传输所需的交变电磁场，发射部分的元器件在这个交变磁场下可以产生自谐振。当接收端让发射装置距离越来越近的时候，接收装置随着发射装置产生自谐振，接收装置不断集合能量，之后传输给负载，从而实现了电能的无线谐振传输。

2 硬件电路设计

■2.1 振荡模块设计

振荡模块使用基于NE555定时器组成的高频振荡电路，来产生较高的频率且具有占空比的振荡信号。要使得振荡模块输出高频振荡信号，就要求555 定时器工作在非稳态的方式下。

在设计电路时，对555 定时器的1 引脚进行接地处理，2 引脚连接到一个0.001μF 的电容并且连接到地。3 引脚作为高频振荡电路的输出，为之后的驱动电路部分提供PWM信号。将3 引脚的外部连接到元件指示LED 灯的负极，指示LED 灯的正极上拉1000Ω 的电阻到VCC，当看到灯光的闪烁，表明555 定时器产生了PWM 信号。……