이동형 수신체의 무선 전력 전송과 위치 감지를 위한 자기 공진 코일 및 제어 정류기 설계

초록

본 논문에서는 이동형 수신체에 대하여 자기 공진 방식을 이용한 무선전력 전송 송신 코일과 위치 감지 시스템을 설계 하고 구현하였다. 송신 코일은 경계면 효율이 우수한 육각 헬리컬 코일로 하단부에 어레이 코일로 설계하고, 수신 코일은 이동시 전력 수신 효율이 균일한 직경 30mm 원형 스파이럴 코일로 설계하였다. 각 루프에 직렬 커패시터를 연결하여 공진주파수는 13.56MHz로 조정을 하였으며, 수신 코일의 축 방향 위치 변화에 따른 효율 변화를 시뮬레이션 및 실험을 통하여 최적화하였다. 송신 코일의 중심부에서 80%의 최대 전력 전송 효율을 측정하였으며, 송신 어레이 코일의 경계면에서 전력 전송 효율이 50% 이하로 떨어질 때 송신 루프의 전압을 측정하여 수신 코일의 위치를 파악하였다. 제안된 controllable rectifier는 0.18μm CMOS 공정을 이용하여 입력 전력에 따라 동작 방식을 다르게 설계하여 넓은 영역에서의 정류 효율을 높혔으며 저전력 생체 의학 응용 분야를 위해 13.56 MHz로 설계 및 제작하였다.

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