一种医用无线供电系统的设计.docx

摘要：在医疗领域，传统的设备供电方式都是使用导线直接连接电源与用电设备来提供电能，而在实际情况下，由于医疗设备数量繁多等原因，往往会出现大量电源线缠绕或打结的情况，这不仅使得医疗设备在实际的使用过程当中出现设备间因线缆缠绕而拿取不便、设备接触不良导致设备故障等问题，而且导线经过长时间的使用，容易出现老化等不可避免的消耗问题，严重的会出现导线磨损，铜线裸露等现象，极易出现导线漏电造成火灾或者电击使用人员或患者等严重危险状况，对人们的生命及财产安全造成了极大的隐患。

基于以上的种种情况，本次设计对当下的医疗系统的供电方式进行了改变，因导线供电存在诸多安全隐患，因此本次课题主要针对在临床医疗方面的设备设计了一种便携式无线供电系统。首先通过查阅相关的参考文献，了解并比较了当前无线供电领域内使用的各种无线供电方案，并选择了具有较高传输效率且能够满足日常生活传输距离的磁耦合谐振方案作为无线供电系统的设计方案。然后进行硬件设计，利用NE555定时器作为控制电路的高频信号发生器，将其输出的高频信号传输到MOSFET的驱动芯片IR2104来驱动由两个MOSFET组成的高频逆变电路，并在接收线圈之后使用全桥整流电路进行整流，通过LC滤波电路进行滤波。最后结合耦合模理论和电路相关理论，对系统进行了分析。

关键词：无线供电，医用供电，磁耦合谐振

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论1

1.1  课题研究背景及意义1

1.2  无线电能传输技术1

1.2.1  电磁感应耦合式无线供电1

1.2.2  电磁共振式无线供电2

1.2.3  电磁波辐射式无线供电3

1.2.4  电场耦合式无线供电3

1.2.5  超声波式无线供电4

1.2.6  激光式无线供电4

1.3  国内外发展现状4

1.3.1  国外研究现状4

1.3.2  国内发展现状6

第二章 磁耦合谐振无线供电系统原理及分析8

2.1  磁耦合谐振无线供电系统工作原理8

2.2  磁耦合谐振无线供电系统理论分析8

2.2.1  耦合模理论模型8

2.2.2  电路理论模型10

2.3  系统性能指标12

2.3.1  传输效率13

2.3.2  谐振频率14

第三章 无线供电系统设计16

3.1  系统总体结构方案16

3.2  高频逆变电路设计16

3.3  接收回路设计20

3.3.1  整流电路20

3.3.2  滤波电路21

第四章 无线供电系统电路测试与分析24

4.1  系统硬件搭建24

4.2  线圈距离对传输特性的影响24

4.3  系统谐振频率优化分析28

第五章 总结33

参考文献34

致    谢36