Контакты
Авторам
Рекламодателям
Редколлегия
Подписка
Архив номеров
Медицинская Техника
/
Медицинская техника №2, 2023
/ с. 43-47
Динамическое управление выходными характеристиками систем индуктивного питания имплантатов с усилителем мощности класса Е
Е.В. Селютина, Э.А. Миндубаев, А.А. Данилов
Аннотация
Смещения передающей и принимающей катушек в системах индуктивного питания (ИП) с усилителем мощности (УМ) класса Е ведут к изменению уровня выходной мощности, что критично для питания имплантируемых медицинских приборов. Динамическое управление параметрами систем ИП является перспективным вариантом компенсации влияния смещений катушек индуктивности. В статье рассмотрены варианты динамического управления, при которых обеспечивается постоянный уровень выходной мощности систем ИП независимо от смещений катушек. Исследованы варианты, в которых используется динамическое управление номиналами конденсаторов в нагрузочной цепи УМ класса Е.
Вернуться к содержанию
Сведения об авторах
Елена Викторовна Селютина
, инженер,
Эдуард Адипович Миндубаев
, канд. техн. наук, доцент,
Арсений Анатольевич Данилов
, канд. физ.-мат. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,
e-mail:
opplyana@gmail.com
Список литературы
1. Ben Dhaou I., Ebrahimi M., Ben Ammar M., Bouattour G., Kanoun O. Edge devices for internet of medical things: Technologies, techniques, and implementation // Electronics. 2021. Vol. 10. № 17. PP. 2104-1-2104-20.
2. 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.
3. Knecht O., Kolar J.W. Performance evaluation of series- compensated IPT systems for transcutaneous energy transfer // IEEE Transactions on Power Electronics. 2018. Vol. 34. № 1. PP. 438-451.
4. Hong S., Jeong S., Lee S., Sim B., Kim H., Kim J. Low EMF design of cochlear implant wireless power transfer system using a shielding coil / 2020 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility & Signal/Power Integrity (EMCSI). 2020. PP. 623-625.
5. Sivaji V., Grasse D.W., Hays S.A., Bucksot J.E., Saini R., Kilgard M.P., Rennaker II R.L. ReStore: A wireless peripheral nerve stimulation system // Journal of Neuroscience Methods. 2019. Vol. 320. PP. 26-36.
6. Liu H., Shao Q., Fang X. Modeling and optimization of class-E amplifier at subnominal condition in a wireless power transfer system for biomedical implants // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. 2017. Vol. 11. № 1. PP. 35-43.
7. Popovic Z., Garcia J.A. Microwave class-E power amplifiers: A brief review of essential concepts in high-frequency class-E PAs and related circuits // IEEE Microwave Magazine. 2018. Vol. 19. № 5. PP. 54-66.
8. Yang T.L., Zhao C.Y., Chen D.Y. Feedback analysis and design of inductive power links driven by Class-E amplifiers with variable coupling coefficients // Journal of Zhejiang University SCIENCE C. 2010. Vol. 11. № 8. PP. 629-636.
9. Yang T., Zhao C., Chen D. Feedback analysis of transcutaneous energy transmission with a variable load parameter // ETRI Journal. 2010. Vol. 32. № 4. PP. 548-554.
10. Hwang S.H., Kang C.G., Son Y.H., Jang B.J. Software-based wireless power transfer platform for various power control experiments // Energies. 2015. Vol. 8. № 8. PP. 7677-7689.
11. Tang K., Yang H., Xie H., Cao Y. Small-signal modeling for adaptive closed-loop control in two-coil wireless power system / 2020 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). 2020. Vol. 2020-March. PP. 3120-3124.
12. Tasneem N.T., Biswas D.K., Mahbub I. A CMOS closed-loop miniaturized wireless power transfer system for brain implant applications // Analog Integrated Circuits and Signal Processing. 2020. Vol. 105. № 3. PP. 335-345.
13. Stoecklin S., Yousaf A., Gidion G., Reindl L., Rupitsch S.J. Simultaneous power feedback and maximum efficiency point tracking for miniaturized rf wireless power transfer systems // Sensors. 2021. Vol. 21. № 6. PP. 2023-1-2023-28.
14. Mindubaev E.A., Selyutina E.V., Danilov A.A. Tuning of class E power amplifier for compensating the effect of the receiver coil implantation depth on the operation of a wireless transcutaneous energy transfer system // Biomedical Engineering. 2020. Vol. 54. № 4. PP. 258-261.
15. Selyutina E.V., Mindubaev E.A. Effects of class E power amplifier parameters on output power of inductive wireless power transfer system with capacitive tuning / 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). 2021. PP. 2874-2878.
16. Carta R., Thonй J., Gosset G., Cogels G., Flandre D., Puers R. A self-tuning inductive powering system for biomedical implants // Procedia Engineering. 2011. Vol. 25. PP. 1585-1588.
17. Suetsugu T., Wei X., Kuga S., Oyama N. Switched capacitor discrete control of class e amplifier to achieve nominal operation // IEEJ Journal of Industry Applications. 2015. Vol. 4. № 4. PP. 402-408.
18. Trigui A., Hached S., Mounaim F., Ammari A.C., Sawan M. Inductive power transfer system with self-calibrated primary resonant frequency // IEEE Transactions on Power Electronics. 2015. Vol. 30. № 11. PP. 6078-6087.
19. Kong F., Huang Y., Najafizadeh L. A coil misalignment compensation concept for wireless power transfer links in biomedical implants / 2015 IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTC). 2015. PP. 1-4.
20. Hirayama K., Furukawa Y., Shirakawa T., Suetsugu T., Maruta H., Kurokawa F. Switched capacitor discrete control ofvoltage dividing class E amplifier to achieve sub nominal operation / 2016 IEEE International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA). 2017. PP. 714-718.
21. Huang Z., Wang L., Zhang Y., Liu R. Design of WPT RF power supply based on dual directional coupler and capacitor array impedance matching network // IEEE Access. 2020. Vol. 8. PP. 68209-68218.
22. Issi F., Kaplan O. Design and application of wireless power transfer using Class-E inverter based on Adaptive Impedance-Matching Network // ISA Transactions. 2022. Vol. 126. PP. 415-427.