1、外文原文：http:/ 中文 6298 字 毕业设计外文资料翻译 学 院： 理工学院 专 业： 过程装备与控制工程 姓
2、; 名： 学 号： 外文出处： &nbs
3、p; Dept. of Electrical Engineering, _Univ. of Notre Dame 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语：
4、 签名： 年 月 日 附件 1：外文资料翻译译文
5、 简易微机电系统设备的无线供电方案 摘要 近来，随着微切削加工技术的发展，离散微器件的结构也日趋成熟；因此，系统的整合变得越来越重 要。 微器件尤其是执行机构的供电需求成为了 妨碍这种整合系统的 发展的因素 。 由于某些型号的执行机构对电压和电源要求较高，在芯片上整合电源供应器是不可行的，并且微机电系统因供电需求而被连接装置束缚是不方便的。片装无线供电电源可应用于解决此问题。 在 这里， 展示 一个利用核心处有空隙的变压器设计的简易无线供电方案 。副变压器制造在芯片上并且和主变压器分开。实验和模拟用来使主副变压器耦合良好。获得接近于 0.8的耦合系数 。研究
6、了变压器的频率特性。在此演示的薄膜副变压器工作频率为小于几兆赫 。 可用高电压（ 223.4Vpp）和功率（ 4.5 Wrms)由经副变压器传输至负载来展示传送能力。 关键词：微机电系统供电、芯片供电、电感耦合、 集成电感器 1.引言 作为一个相对较新的研究领域，微机电系统 (MEMS)日益受到关注。 尽管对离散微器件的研究已经很深入，相对而言，整合在一个芯片上的系统却很少出现。这种系统将实现更高级的功能并被广泛接受。然而，大多数微机电系统设备，尤其是微致动器，对于供电有特殊的要求；有些设备需要高电压，然而有些又会需要高功率输入。因此，某些情况下驱动一个这
7、样的芯片有可能需要不 只一个电源，从而增加了连接数目，这会对封装不利 。 而且 ， 寻找一种方法使微机电系统能够摆脱电源的束缚从而给予其更灵活的空间 并且可以用于医学植入或其它领域 是很有吸引力的 。本文探索 微系统感应供电的可行性 ，并用于缩减系统规模，节约效能预算，还有解除 系统 的机械和电气束缚。 利用电化学电池是一种芯片供电方式，例如电池，不过这种方式受限于有限的电池容量和寿命。因此 ，在某种情况下，再生能源供应是更加合适的。 其他一些发电方案的原型已经出现。例如，威廉姆和 耶茨 论证了一个利用运动和振动产生的动能来发电的微型发电机，大小约为 5mm 20mm 1mm能够提
8、供 70Hz 、 1 W和 300 Hz 、 0.1 mW的电能 。Qu et al展示了 16mm 20mm 0.05mm热电模块产生一个热电输出 8.4mV/ K和 K的能力是战略上面提到的产生 30电压 0.25 V的温度差异不能产生电力 MEMS器件的许多可用的数量。作为替代方案， 1氢化非晶硅（ - Si： H的）太阳能电池阵列已被证明是一个静电 MEMS5，6片上电源。它是由一个开路电压串联阵列 100个太阳能电池生产 1平方厘米，（一单细胞层的三针 /脚 /针：高）的 a - Si占地总面积为 1的数组 200伏 ，转换效率低于 5 的设备。虽然这种方法可以提供 足够的静电电压，
9、其电流源的能力是有限的。此外，它需要一个外部光源，可能并不总是可用。 相比之下，电感芯片耦合功率上结合物理连接的优点，不，不可拆卸部件，高可靠性和效率，集成电路制造的兼容性和易用性的包装。在这里，我们报告一个原型电源芯片基于变压器二次线圈，硅微加工上。变压器主要是绕铁氧体差距的核心纳入一个变量的空气。当 副线圈 的差距插入到空气中，能源是耦合从主方到二次侧。对于这样一个战略，有线圈的必要性归纳能力，但许多系统允许这种线圈计算在内，离开了 MEMS 系统布线免费互连。我们的设计测试，并在血液监测系统的 最终纳入，是一个 C -核心设计。也有人提出了植入 7 种 不同的核心设计， 8， 它们具有较
10、低的耦合系数，从而减少功率传递到负载比设计中描述了这里。我们已经实现线圈耦合高达 4.5 Wrms权力负载通过我们的 副线圈 。 2.原理 由经营理论变压器电磁感应原理。当交流电压线圈上的应用，不断变化的磁场线圈共同具有的核心是路径形成的磁场产生的。反过来，一个相同的频率交流电压的作用是在其他线圈，电能传输电路从输入到输出。拟议可拆卸集成变压器的不同连接到传统的一，二次是在没有物理其余的变压器，但不是在同一个硅芯片上集成。由于能源领 域所取得的转让是通过磁场在空气中的差距，重要的是涉及变压器性能之间耦合的主要和次要的。对于不完全耦合变压器，与原理图如图所示。 1，每个终端电压压降可表示为： 图 1 带有 互感 M变压器示意图 在第一级，二级和 M是主要的电感，电感和互感 副线圈 分别是第二和 ZL终端负载阻抗跨越。的 L1 之间的耦合程度， 主线圈 和 副线圈 的相关定义为耦合系数， K，这是， L2和 M的：
