Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №1, 2023 / с. 34-36

Методы повышения эффективности систем чрескожной беспроводной передачи энергии с усилителем мощности класса Е

Э.А. Миндубаев, Н.О. Савельев


Аннотация

В статье исследуются схемотехнические методы повышения эффективности системы чрескожной беспроводной передачи энергии на основе усилителя мощности класса Е. Представлены результаты сравнения системы со стандартным усилителем мощности класса Е с тремя возможными модификациями усилителя: добавлением в усилитель последовательного фильтра, добавлением в усилитель шунтирующего фильтра, а также использованием усилителя с полурезонансной топологией. Все схемы спроектированы таким образом, чтобы выполнялось условие переключения ключа при нулевом напряжении, а также обеспечивалась одинаковая выходная мощность, равная 1 Вт. Показано, что для параметров системы БПЭ, характерных для энергообеспечения имплантируемых медицинских приборов, система с усилителем мощности класса Е с полурезонансной топологией обладает наибольшей эффективностью, равной 78,2 %.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Эдуард Адипович Миндубаев, канд. техн. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,
Никита Олегович Савельев, студент, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,

Список литературы

1. Khan S.R., Pavuluri S.K., Cummins G., Desmulliez M.P.Y. Wireless Power Transfer Techniques for Implantable Medical Devices: A Review // Sensors. 2020. Vol. 20. № 12. Р. 3487.
2. Bocan K.N., Sejdic E. Adaptive Transcutaneous Power Transfer to Implantable Devices: A State of the Art Review // Sensors. 2016. Vol. 16. № 3. Р. 393.
3. Li H., Li J., Wang K., Chen W., Yang X. A Maximum Efficiency Point Tracking Control Scheme for Wireless Power Transfer Systems Using Magnetic Resonant Coupling // IEEE Transactions on Power Electronics. 2015. Vol. 30. № 7. PP. 3998-4008.
4. Chen H., Hu A.P., Budgett D. Power Loss Analysis of a TET System for High Power Implantable Devices / 2007 2nd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. 2007. PP. 240-245.
5. Narayanamoorthi R., Vimala Juliet A., Chokkalingam B., Padmanaban S., Leonowicz Z.M. Class-E power amplifier design and optimization for the capacitive coupled wireless power transfer system in biomedical implants // Energies. 2017. Vol. 10. № 9. P. 1409.
6. Jourand P., Puers R. A Class-E driven inductive power delivery system covering the complete upper body // Sensors and Actuators A: Physical. 2012. Vol. 183. PP. 132-139.
7. Гуров К.О., Миндубаев Э.А., Данилов А.А. Повышение мощностных характеристик усилителей класса Е на основе анализа осциллограммы тока стока транзистора // Электротехника. 2021. № 12. С. 43-48.
8. Селютина Е.В., Гуров К.О., Миндубаев Э.А. Влияние рабочей частоты на выходные характеристики системы чрескожной беспроводной передачи энергии на основе усилителя мощности класса Е с емкостной подстройкой // Медицинская техника. 2021. № 2 (326). С. 18-20.
9. Grebennikov A. High-efficiency class-E power amplifier with shunt capacitance and shunt filter // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2016. Vol. 63. № 1. PP. 12-22.
10. Pinuela M., Yates D.C., Lucyszyn S., Mitcheson P.D. Maximizing DC-to-load efficiency for inductive power transfer // IEEE Transactions on Power Electronics. 2013. Vol. 28. № 5. PP. 2437-2447.
11. Suetsugu T., Kazimierczuk M.K. Analysis and design of class E amplifier with shunt capacitance composed of nonlinear and linear capacitances // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2004. Vol. 51. № 7. PP. 1261-1268.