用于医疗植入物感应式无线充电的电场衰减技术

植入式医疗设备的感应式无线充电要求对磁场和电场辐射进行仔细控制，以在提供足够功率的同时满足严格的安全法规。当设计能够在 10 cm 或更远距离上运行的舒适型无线充电器时，很难不超过 83 V/m 这一最严格的 E-field 限值。本文研究了 6.78 MHz 中程无线功率传输的电场衰减技术。使用 Ansys HFSS 等有限元分析，评估了三种缓解策略：(1) 高介电常数介电屏蔽层，用于吸收和重新分布电场；(2) 沿发射线圈分布的多个谐振调谐电容，用于降低电压摆幅并限制高 E-field 区域；(3) 替代的线圈阵列发射拓扑，用于在空间上定位更受限的 E-field。结果表明，每种技术都显著降低了 E-field 幅度，而未对 H-field 产生实质性影响。屏蔽发射线圈将峰值 E-field 从最初的 1416 V/m 衰减至 496 V/m，降幅约为 65%。将调谐电容分配为十六个较小的电容，使其从 1416 V/m 降至 231 V/m，降幅约为 84%。这两种技术均保留了所需的 8 A/m 磁场。第三种技术，即二乘二线圈阵列发射器，将 E-field 从 1416 V/m 降至 990 V/m（约降低 30%），但伴随轻微的磁场重新分布。三种方法结合使用，成功将 E-field 衰减至 82 V/m，刚好低于最严格的限值，且未损害功率传输效率。本研究展示了一种可行的方法和框架，以安全地扩展无线充电在医疗植入物中的应用。