ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................5
Глава 1. Проектирование и схемотехническая оптимизация усилителей мощности в составе систем индуктивной передачи энергии ....................................................................12
1.1. Развитие методов беспроводной передачи энергии для питания электронных устройств .............................................................................................................................. 12
1.2 Структура систем индуктивной передачи энергии и роль усилителя мощности ... 23
1.3 Типология усилителей мощности переменных сигналов ......................................... 27
1.3.1 Усилитель мощности класса А .............................................................................. 27
1.3.2 Усилитель мощности класса B .............................................................................. 29
1.3.3 Усилитель мощности класса AB ........................................................................... 30
1.3.4 Усилитель мощности класса C ............................................................................. 31
1.3.5. Усилитель мощности класса D ............................................................................ 33
1.3.6 Усилитель мощности класса E .............................................................................. 35
1.4 Метод проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике напряжения сток-истока в МОП-транзисторе .................................................................. 39
1.5 Выводы и постановка задач исследования ................................................................. 44
Глава 2. Разработка метода исследования характеристик систем индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е .............................................................................46
2.1 Разработка механической части экспериментального лабораторного комплекса . 47
2.2 Разработка электронной части экспериментального лабораторного комплекса .... 51
2.3 Разработка программной части экспериментального лабораторного комплекса ... 53
2.4 Разработка методов повышения стойкости печатных плат в системе индуктивной передачи энергии к воздействиям агрессивной внешней окружающей среды ............. 56
2.4.1 Выбор материала защитного покрытия печатных плат ..................................... 56
2.4.2 Выбор материала внешнего корпуса имплантируемого прибора ..................... 58
2.5 Выводы и результаты .................................................................................................... 58
Глава 3. Схемотехнические основы проектирования передающей части системы индуктивной передачи энергии ...............................................................................................60
3.1 Разработка математической модели усилителя мощности класса Е для систем индуктивной передачи энергии .......................................................................................... 60
3.2 Разработка метода проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике тока стока в МОП-транзисторе ............................................................... 62
3.2.1 Определение величин подстроечных конденсаторов в усилителе мощности класса E для достижения требуемого режима работы ................................................ 62
3.2.2 Верификация разработанного метода проектирования усилителя мощности класса Е по характеристике тока стока ......................................................................... 66
3.3 Разработка метода достижения постоянной выходной мощности усилителя мощности класса Е на основе смены режима работы ..................................................... 71
3.3.1 Определение зависимости величин подстроечных конденсаторов усилителя мощности класса Е при изменении сдвига фаз ............................................................ 71
3.3.2 Разработка метода поддержания постоянной выходной мощности усилителя мощности класса Е с помощью оптимизации величин подстроечных конденсаторов ........................................................................................................................................... 81
3.3.3 Влияние нагрева компонент на достижение режима работы в усилителе мощности класса Е .......................................................................................................... 85
3.4 Выводы и результаты .................................................................................................... 89
Глава 4. Разработка и изготовление экспериментального образца системы индуктивной передачи энергии с усилителем класса Е ...............................................................................92
4.1 Изготовление передающей части системы индуктивной передачи энергии .......... 92
4.1.1 Разработка защитного герметичного корпуса для печатной платы передающей части ................................................................................................................................. 95
4.1.2 Разработка защитного герметичного корпуса для передающей катушки ....... 96
4.1.3 Разработка и изготовление источника питания для систем индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е ................................................... 97
4.2 Изготовление принимающей части системы индуктивной передачи энергии ..... 100
4.2.1 Разработка защитного герметичного корпуса для принимающей части системы индуктивной передачи энергии .................................................................... 103
4.3 Разработка и изготовление индикаторного блока .................................................... 105
4.3.1 Разработка защитного герметичного корпуса для индикаторного блока ...... 107
4.4 Проведение испытания экспериментального образца системы индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е в имитационной среде биологического объекта .................................................................................................... 108
4.5 Проведение испытания экспериментального образца системы индуктивной передачи энергии с усилителем мощности класса Е в тканях живого организма ...... 110
4.6 Выводы и результаты .................................................................................................. 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................................................... 115
Список использованных источников ................................................................................... 117
Список сокращений ............................................................................................................... 139
Приложение I. Патент на изобретение RU2780941C1 (от 04.10.2022), Устройство для индуктивной передачи энергии к имплантируемым медицинским приборам ................ 140
Приложение II. Патент на изобретение RU2752139C1 (от 23.07.2021), Устройство для чрескожной передачи энергии с помощью индуктивной связи ........................................ 141
Приложение III. Акты внедрения ......................................................................................... 142
