20704

۲۰۷۰۴

طراحي، بهينه سازي و ساخت تقويت كننده توان براي يك سيستم انتقال توان بيسيم به ادوات پزشكي قابل كاشت در بدن

كارشناسي ارشد

الكترونيك - مدارهاي مجتمع الكترونيك

۱۳۹۸

۱۳۹۸/۲/۹

دكتر جواد ياوند حسني

برق

سيستم انتقال توان بيسيم يكي از مرسوم ترين روشها براي تامين توان ادوات قابل كاشت در بدن مي باشد. در سيستم انتقال توان بي سيم ناتنظيمي و جابجايي سيم پيچ هاي فرستنده و گيرنده ي لينك القايي و همچنين تغيير ويژگي هاي بار كه ناشي از حركت بدن يا تغيير در محيط بيولوژيكي است، به صورت طبيعي رخ مي دهد و منجربه كاهش بازده توان و محدود نمودن مقدار توان قابل انتقال مي شود. اين ناتنظيمي ها منجربه عملكرد غيربهينه تقويت كننده توان كلاس Eبه عنوان راه انداز سيم پيچ فرستنده و افزايش تلفات سوئيچينگ مي شوند. در اين پايان نامه، روابط رياضي بازده توان و توان خروجي تقويت كننده توان كلاس E را بر حسب مقاومت بار و پارامتر طراحي كه qناميده مي شود در نرم افزار MATLABرسم نموده ايم. پارامتر طراحي q نسبت فركانس رزونانس سلف و خازن موازي به فركانس عملياتي مي باشد. با استفاده از اين روابط رياضي در نرم افزار MATLAB و يافتن qبهينه فرمول هاي طراحي جديد براي تقويت كننده توان كلاس E ارائه داده ايم كه نسبت به اين ناتنظيمي ها حساسيت كمي داشته و عملكرد بهينه دارد. در طراحي تقويت كننده توان از ماسفت 2N7000 استفاده نموده ايم و به ازاي تغييرات بار از 300تا 500 اهم و تغييرات ضريب كوپلينگ از 0.05تا 0.2 تقويت كننده توان پيشنهاد شده بازده توان و توان انتقالي به ترتيب بيش از %80 و بيش از 100ميلي وات دارد. تقويت كننده توان طراحي شده را ساخته و در نرم افزار ADSشبيه سازي نمودهايم كه نتايج حاصل درستي روابط رياضي را اثبات مي نمايند.

1398/04/03

Design, optimization and fabrication of a power amplifier for a wireless power transfer system to biomedical implants

4/28/2020 12:00:00 AM

Wireless power transfer (WPT) system is the most common way of wirelessly transferring power to medical implants. The misalignment and displacement of transmitter and receiver coils in inductive coupling and changes in load characteristics which could naturally occur as a result of body movement or changes in the biological environment can degrade the power efficiency and limit the amount of power that can be transferred. Coil misalignment leads non-optimum switching operation of class E power amplifier, as a transmitter coil driver and results in an increase in switching losses. In this thesis we have drawn the power efficiency and the outpout power mathematical relations in MATLAB, as a function of load resistance and a design parameter, denoted by q which is the ratio of the resonance frequency of the shunt inductor and shunt capacitor to the operating frequency. By using these equations in MATLAB and finding optimum value for q, we have developed new design formulas for Class E power amplifier which is insensitive to misalignments and has optimum operation. In the power amplifier design, MOSFET transistor 2N7000 is selected, and for load changes from 300 to 500 ohms, and the coupling coefficient changes from 0.05 to 0.2, the proposed power amplifier provides power efficiency and transmission power of more than 80% and 100 mW, respectively. From. The designed power amplifier have been fabricated and simulated in Advanced Design System (ADS) and results prove the accuracy of the analysis.