回路控制之LLC谐振式无线电能传输系统

具锁相回路控制之 LLC 谐振式无线电能传输系统 詹作晟 1, 陈秋麟 1,2 1国立台湾大学电子工程研究所 台湾台北市大安区罗斯福路四段一号电机二馆 329 室 106 1,2国立台湾大学电机系与电子工程研究所 台湾台北市大安区罗斯福路四段一号博理馆 519 室 106 d94943006@ntu.edu.tw clchen@cc.ee.ntu.edu.tw LLC Resonant Converter for Wireless Energy Transmission System with PLL Control Tso-Sheng Chan1 Chern-Lin Chen1,2, Senior Member, IEEE 1Graduate Institute of Electronics Engineering, National Taiwan University 2Graduate Institute of Electronics Engineering and Department of Electrical Engineering, National Taiwan University Taipei, Taiwan, 10617 ABSTRACT: This paper presents a wireless transcutaneous energy transmission system utilizing the magnetic coupling of coils. No physical wire connection is required between the circuits inside and outside the body. Because the transformer is the contactless transformer, the coupling efficient of the transformer is not good as normal transformer. The parameter of the leakage inductance of transformer will be larger than the magnetizing inductance of transformer. An LLC resonant converter is used outside the body. The LLC resonant converter could have higher power conversion efficiency to improve wireless transcutaneous energy transmission system efficiency. In addition, the soft-switching structure of a LLC resonant converter is utilized. A phase locked loop is adopted to control the LCC resonance to facilitate the steady electrical energy transfer. According to the experimental results, the system can deliver an output power around 1W to the load circuits inside the body. The output voltage can be regulated 4V, and the variation of output voltage less than 10%. KEY WORD: transcutaneous energy transmission, phase locked loop (PLL), soft-switching, LLC resonance. 摘要-本 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 提出一利用线圈电磁耦合方式之无线电 能透肤传输系统，在身体内部与身体外部不需有任何 线圈连接，此变压器为无接触式变压器，但也因此使 变压器之耦合效率较差于一般的变压器，并且变压器 的漏电感会大于变压器的激磁电感，LLC 共振式转换 器用于身体外部电路，LLC 共振式转换器具有较高电 能转换效率以改善无线电能传输系统效率，此外 LLC 共振式转换器具有零电压切换之功能，无线电能传输 系统利用锁相回路控制 LLC 共振以达到稳定的电能传 输，根据实验的结果，无线电能传输系统可传送约 1 瓦特能源至身体内部电路，其身体内部电压将被控制 于 4 伏特，而输出电压的变动幅度将小于 10%。 关键词：电能透肤传送；锁相回路；柔性切换；LLC 谐振。 1. 简介 近年来，许多不同种类之远距离保健监控式医 疗系统被开发，并提供具有长期疾病之病患更好的 医疗质量，在这些系统之中，先进无线生医保健监 测系统能便利地监测病患之生理讯号，先进无线生 医保健监测系统是架构在人体内部以持续的感应与 记录着生理讯号，而讯号会经由无线连接方式传送 至身体外部之接收器，先进无线生医保健监测系统 包含了生物医学，电力电子与无线通讯，并达成微 小化与植入体内之目标。 无接触式电能转换器以提供电能于身体内部电 路正常的操作，而无接触式电能转换器以普遍用于 人工心脏之系统，并不需要任合物理上的接触就可 传输电能至身体内部，然而生物监测植入系统也有 利用无接触式电能转换器从身体外部接收电能，利 用顺向式与返驰式电能转换器传输电能但没有使用 任何的回授控制，因此输出电压有可能会偏移[1]， 利用非平坦型铁心以增加传输效率但会造成皮肤损 伤与植入的困难[2]，而人工心脏系统体积与传输能 量庞大不适用于生医植入系统[3-7]，无接触电能转 换器也应用于生医监测系统[8-9]，但有电能传输不 足的缺点[8]，因此无线电能传输系统必须微小化适 用于先进无线生医保健监测系统之人体植入之功 能，并提供足够电能供体内电路使用。 此论文提出一小体积无线电能透肤传输系统， 此传输系统提供身体内部之先进无线生医保健监测 系统所需的电压与电能，并且具有回授回路以稳定 输出电压，而提出的无线电能透肤传输系统利用电 磁耦合线圈以传输电能穿越皮肤并提供体内之先进 无线生医保健监测系统使用，在身体内部与外部之 间不需要任何线路连接，因此可以避免皮肤的病变 与伤口的感染问题，在架构无线电能透肤传送系统 中，无线电能传输系统必需要具有小体积以利先进 无线生医保健监测系统达成植入体内之目标，并且 具有足够的传输电能之能力，以提供体内之先进无 线生医保健监测系统所使用，此外，尽可能的减少 传输时所造成之能量损失进而使系统温度提高，先 进无线生医保健监测系统操作环境必须操作在温度 低于摄氏 40℃，一但当温度超过摄氏 40℃时，先 进无线生医保健监测系统所产生之过高温度将会对 人体的组织与细胞造成伤害，因此先进无线生医保 健监测系统植入人体时也具有温度上的限制。 2. 目标之无线电能传输系统 无线电能透肤传输系统为直流输入电压与直流 输出电压，因此为 DC/DC 电能转换器，图一为无线 电能透肤传输系统方块图，然而电磁耦合线圈需要 交流电压以达到传输电能功能，因此无线电能透肤 传输系统需要直流电压转交流电压电路在体外，而 在体内电路方面，需要一整流器以转换交流电压为 直流电压，之后此直流电压将对体内之电池充电， 而电池将提供电能供先进无线生医保健监测系统使 用。 一次测电 能转换器 Vin 皮肤 Vout 二次测电 能转换器 一次测电 能转换器 Vin 皮肤 Vout 二次测电 能转换器 图一 无线电能透肤传输系统方块图 无线电能耦合线圈如图二所示，N1 为身体外部 线圈，N2 为身体内部线圈，身体外部线圈将会转换 电能为磁能，之后磁能将会沿着磁通流穿过皮肤并 且身体内部线圈将转换此磁能为电能，此外，一铁 心被放置于身体内部线圈下方，如此可以增加无线 电能耦合线圈效率，也可增加无线电能透肤传输系 统传输效率。 图三为变压器等效电路，变压器等效电路中有 三个寄生电感与一个理想变压器，其中 L1 为一次测 线圈电感，L2 为二次测线圈电感，M 为变压器之互 感，而互感 M 可被计算为 1 2M k L L= , (1) 在公式(1)中，k 为耦合效率系数，N 为变压器圈数 比，而圈数比 N 可计算为 2 /N L M= 。 (2) 因此，在图三变压器等效电路中的三个寄生电感可 显示为 2 2 / / 0L N M N− = , (3) 2 2 2 1/ /M N M L k L= = , (4) 2 2 1 1 2 1/ / (1 )L M N L M L k L− = − = − 。 (5) 图四为无线耦合线圈等效电路，同样地k为耦合 效率系数，M为变压器之互感，而此耦合线圈的组件 值可计算为 2 1Lm k L= , (6) 2 1(1 )Ll k L= − , (7) 2 /N L M= ± , (8) 此等效电路中有两个寄生电感，Lm为激磁电感，Ll 为漏电感，激磁电感与漏电感的大小是由耦合系数K 所决定的，但无线耦合线圈是间隔着空气与皮肤， 因此耦合系数会比一般传统式变压器小许多，因此 与传统式变压器相比，无线耦合线圈会具有较大的 漏电感和较小的激磁电感。 皮肤 n 1(身体外部 ) n 2(身 体内部 ) 磁通 流皮肤 n 1(身体外部 ) n 2(身 体内部 ) 磁通 流 图二 无线电能耦合线圈 2 2 0 0/ /L N M N± 0/M N± 1:N0 V1 V2 1 0/L M N± 22 0 0/ /L N M N± 0/M N± 1:N0 V1 V2 1 0/L M N± 图三 变压器等效电路 (1-k2)L1 k2L1 1:±L2/M V1 V2 (1-k2)L1 k2L1 1:±L2/M V1 V2 图四 无线耦合线圈等效电路. 在提出的无线电能透肤传输系统中，因无线耦 合线圈等同于无接触变压器，而具有较低的耦合效 率使变压器的漏电感增加，因此 LLC 谐振式转换器 被使用于体外电能转换器，可利用变压器的漏电感 达到共振功能而不需额外增加共振组件，然而较大 的漏电感会使电能转换时在漏电感上储存大量能 量，而无法传递能量到体内的电路，使系统转换效 率变低，LLC 谐振式转换器可使变压器的漏电感与 电容达到共振效果，因此可把储存于漏电感的能量， 藉由电感与电容共振，使能量回储到电容上，减少 漏电感上能量的消耗，提升无线电能透肤传输系统 效率。图五为具有 LLC 电能转换器的无线电能透肤 传输系统，Cr 为共振电容并且具有过滤直流电压的 功能，LLC 电能转换器有两个主要的共振频率，一 个共振频率是由漏电感 Ll 与共振电容 Cr 所决定， 另一个共振频率是由漏电感 Ll、激磁电感 Lm 与共 振电容 Cr 所决定，这两个共振频率可被计算为 ( ) 11 2 fr Lm Ll Crπ= + , (9) 12 2 fr LlCrπ= 。 (10) 假如系统操作频率高于共振频率 fr1，LLC 电能转换 器将会达到零电压切换的功能，并达成漏电感与电 容共振，使能量能回储到电容，因此 LLC 电能转换 器具有较高的转换效能。 Cr Ll Lm 控制器Vin Vout Cr Ll Lm 控制器Vin Vout 图五 无线电能透肤传输系统 而身体内部的电路为整流器，使从无线耦合线 圈感应的 AC 电压转化为 DC 电压，进而使用此 DC 电压对身体内部电池充电，然而整流器的选择有两 种，一为全波式整流，另一为全桥式整流，而在无 线电能透肤传输系统所选择的整流器为全波式整 流，因全波式整流器只需要两颗二极管，而全桥式 整流器需要四颗二极管，并且全波式整流器充电路 径只会经过一颗二极管，但全桥式整流器充电路径 会有两颗二极管，全波式整流器可以减少植入体内 的组件和充电时的损失，但缺点为无线耦合线圈的 二次测部分必需为中央抽头式。 3. 电路实现 图六为无线电能耦合线圈，一次测线圈的直径 长度为 4cm，二次测线圈的直径长度为 2.4cm，在此 一次测线圈的绕线则是使用利兹线(litz wire)，利 兹线是由多条单芯线所组成的线，因此可以有效减 少高频时所产生的集肤效应，二次测线圈则是由一 般的单芯线绕成，因二次测线圈有最大面积之限制， 要在相同面积里提升二次测的线圈数，以确保在二 次测感应电压可达到所需之电压值。 2.4cm 4cm 2.4cm 4cm 图六 无线电能耦合线圈. 无线电能透肤传输系统之简化电路由图七所 示，R1是一次测线圈与共振电容所产生的寄生电阻， R是包括负载电阻与二次测线圈寄生电阻映射到一 次测的等效电阻，无线电能透肤传输系统的输入电 压设定为12伏特，输出电压为4伏特并对身体内部的 电池充电，额定传输能量为1瓦特，因此等效负载电 阻为16奥姆，R1与R可计算为 1 1R Rc Rs= + , (11) 2 2(8 / )*( 2 ) /R Rs RL Nπ= + 。 (12) 令 2 / 2 / 1* 2 2 / 1N L M L k L L L k L= = = , (13) 28 /P π= 。 (14) 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ( 2) ( 2)( , ) ( 2) ( 2) k P RL Rs L L k P RL Rs LZeq k j L P RL Rs L P RL Rs ω ωω ω ω ⋅ + ⋅ ⋅ += ++ + + + (15) 2 2 2 2 2 41 2 1 1 12 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ( 2) ( 2) 1( , ) 1 ( ) ( 2) ( 2) k P RL Rs L L k P RL Rs LZin k R j L k L L P RL Rs L P RL Rs Cr ω ωω ω ωω ω ω ⋅ + ⋅ ⋅ += + + + − −+ + + + (16) 1 2( , )( , ) ( ) /(1 2 / ) ( , ) Zeq k k L L Vo k Vin Vd Rs RL Zin k ωω ω ⋅= ⋅ − + (17) 2 2 2 2 2 1 41 1 2 1 12 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ( 2) ( 2)1( , ) tan (( ) /( 1 )) ( 2) ( 2) k P RL Rs L k P RL Rs L LPhase k L k L R L P RL Rs Cr L P RL Rs ω ωω ω ωω ω ω − ⋅ ⋅ + ⋅ += + − − ++ + + + (18) Lm Cr Ll R GND 12V Zin R1 Zeq Lm Cr Ll R GND 12V Zin R1 Zeq 图七 无线电能透肤传输系统之简化电路. 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 一显示了无线电能耦合线圈与共振电容之数 值，而这些数值是使用 Agilent 4263B 所量测得知。 表一. 无线电能耦合线圈与共振电容之数值. L1(uH) Rs1(Ω) L2(uH) Rs2(Ω) Cr(nF) Rc(Ω) 5.39 0.191 39.3 2.58 462 0.036 将表一所量测出之线圈值带入公式(17)与公式 (18)之后，经由matlab模拟结果，模拟结果如图八 到图十一所示，图八为在不同操作频率与耦合系数 下输出电压曲线图，由此图可以看出当耦合系数越 高或是操作频率越少时，输出电压会随之上升，但 系统需要一稳定之输出电压，因此图九为当输出电 压为4伏特时频率与耦合系数关系图，可以得知在不 同的耦合系数下，系统必需操作在此频率下，才可 得到输出电压为4伏特，由图九可看出当耦合系数上 升时，操作频率必需随之上升才可以稳定输出电压， 因此当耦合系数上升时，输入阻抗的实部上升并且 虚部下降，因此输入阻抗的相位角下降，而此时为 了稳定输出电压，提升了系统之操作频率，使得输 入阻抗的虚部上升，让输入阻抗的相位角被拉回， 反之亦然，由以上之推测，无线电能透肤传输系统 可以借由控制输入阻抗之相位角，当系统耦合系数 改变时，可以适当的改变操作频率，已达到稳定输 出电压之功能。图十为在不同操作频率与耦合系数 之输入电阻相位角曲线图，图十一为固定相位角之 操作频率与耦合系数关系图，可发现固定相位角操 作频率与耦合系数关系曲线与图九的曲线十分相 近，因此可以得到控制输入阻抗相位角确实可以达 到稳定输出电压之功能。 图八在不同操作频率与耦合系数之输出电压值曲线图 图九 当输出电压为4伏特时操作频率与耦合系数关系图 图十 在不同操作频率与耦合系数之输入阻抗相位角曲线图 图十一 操作频率与耦合系数关系图在固定相位角 无线电能透肤传输系统的间隔距离范围设定于 1mm到4mm之间，测量出的耦合效率也处于0.35到 0.55的范围内，系统的操作频率随着耦合效率改变 而变动，系统之输入阻抗也随着操作频率变动而改 变，因此当间格距离改变的时候，无线电能透肤传 输系统能够藉由改变操作频率达到稳定输出电压与 传输电能，无线电能透肤传输系统为频控系统，但 系统的二次测端被植入身体内部，无法直接由二次 测端侦测输出电压的大小，使系统一次测电路无法 利用回授机制稳定二次测的输出电压与传输能量， 表二显示了当在系统输出电压为4伏特时，在不同的 耦合系数下系统所需要的操作频率与输入阻抗的相 位，由表二可发现当在两种极端状况下，输入阻抗 的相位可以稳定在77.5度的附近，图十二为在不同 耦合系数下系统所需之相位角曲线图，因此表三显 示了锁定输入阻抗相位在不同耦合系数状况之系统 输出电压，当将系统输入阻抗锁定在77.5度时，可 发现系统输出电压被稳定在4伏特，并且变动电压约 为6%，回授控制电路使用锁相回路来达成稳定系统 之输出电压，藉由锁定输入电压与输入电流的相位 差，在不同的间隔距离状况下，无线电能透肤传输 系统能藉由锁相回路的控制达到改变系统的操作频 率，而在系统的输出端可以得到稳定的输出电压。 表二 在不同耦合系数状况下操作频率与相位 k 操作频率 (KH z ) 相位差 (°) 0.35 147.0 78.2 0.4 158.2 78.0 0.45 171.8 77.8 0.5 188.4 77.4 0.55 208.3 76.9 图十二 在不同耦合系数下系统所需之相位角曲线图 表三 锁定輸入阻抗相位在不同耦合系数状况之系统输出电 压 k 相位差(°) 输出电压(V) 0.35 77.5 4.24 0.4 77.5 4.21 0.45 77.5 4.1 0.5 77.5 3.96 0.55 77.5 3.79 图十三 锁定相位角在不同耦合系数状况之系统输出电压曲 线图 具锁相回路控制之无线电能透肤传输系统由图 十四所示，电流感应器被放置在一次测主要路径的 尾端，以感应输入电流的相位，相位转移器则是提 供输入电流相位所需要之相位延迟，之后锁相回路 会锁定电压相位与经延迟过后电流相位，因此改变 无线电能透肤传输系统的操作频率，藉此达成控制 系统的传输能量，而锁定的相位可调整相位转移器 而改变。 相位转移器电路由图十五所示，此电路由运算 放大器 op1 构成的时间延迟器与运算放大器 op2 所 组成的史密特触发器，时间延迟器主要的功能是使 输入讯号产生延迟，此时间延迟器可以产生 0到 90 度的相位延迟，R1 与 R2 之间的比值为此延迟器的 增益，而 RS 的大小可决定延迟时间的长短，此外因 电流感应器的输出讯号为弦波讯号，所以此时间延 迟器是设计为弦波输入与弦波输出，但输入电压与 控制讯号皆为方波讯号，所以在时间延迟器后级使 用了史密特触发器，让经由延迟过后的电流弦波讯 号可转换为方波讯号，之后再经由相位比较器、回 路滤波器与压控震荡器所组成的锁相回路以达到控 制无线电能透肤传输系统的回授回路。 Cr Ll Lm 相位转 移器 相位比 较器 压 控 震 荡 器 Vin Vout 滤波器 电流感应器 Vsw Vw Cr Ll Lm 相位转 移器 相位比 较器 压 控 震 荡 器 Vin Vout 滤波器 电流感应器 Vsw Vw 图十四 具锁相回路控制之无线电能透肤传输系统 R1 R2 Rs C Vin 6V R3 R4 Vd Vout OP1 OP2 R1 R2 Rs C Vin 6V R3 R4 Vd Vout OP1 OP2 图十五 相位转移器电路 4. 实验与实验结果 无线电能透肤传输系统的实验状况设定在线圈 间格距离的间距为1mm到4mm之间，表三列出了在不 同的线圈间格距离下，无线电能耦合线圈的数值， 无线电能耦合线圈的漏电感与激磁电感随着线圈坚 格距离改变而改变，因此可以藉由公式(6)与(7)计 算出此线圈间格距离情况下的耦合效率，由表四可 得知耦合效率的范围在0.38到0.55之间。 图十六、图十七与图十八分别显示了在1mm、 2.5mm与4mm线圈间格距离情况下的实验结果，在以 上的结果中，输入电压与输入电流之间的相位差维 持在大约77度，而无线电能透肤传输系统的输出电 压设定为4伏特，在三种情况下的结果，输出电压的 变化幅度也小于10%。 表四 在不同线圈间格距离下无线电能耦合线圈数值 间隔距离 L1(uH) Ll(uH) Lm(uH) k 1mm 5.39 3.75 1.64 0.552 1.5mm 5.39 3.95 1.44 0.517 2mm 5.39 4.12 1.27 0.485 2.5mm 5.39 4.27 1.12 0.456 3mm 5.39 4.40 0.99 0.429 3.5mm 5.39 4.50 0.89 0.406 4mm 5.39 4.60 0.79 0.383 Vsw 10V/div Iin 5A/div Vout 5V/div Vw 10V/div 1μs/div Vsw 10V/div Iin 5A/div Vout 5V/div Vw 10V/div 1μs/div 图十六 在1mm间格距离情况时实验波形. Vsw 10V/div Iin 5A/div Vout 5V/div Vw 10V/div 1μs/div Vsw 10V/div Iin 5A/div Vout 5V/div Vw 10V/div 1μs/div 图十七 在2.5mm间格距离情况时实验波形. Vsw 10V/div Iin 5A/div Vout 5V/div Vw 10V/div 1μs/div Vsw 10V/div Iin 5A/div Vout 5V/div Vw 10V/div 1μs/div 图十八 在4mm间格距离情况时实验波形. 表五列出了在不同线圈间格距离下无线电能透 肤传输系统输出电压与整体效率，无线电能透肤传 输系统的操作频率随着线圈间格距离的增加而逐渐 下降，随着线圈间格距离的增加，耦合效率因此减 少，而系统改变了操作频率增加了输入电流，当线 圈间格距离改变时，用此方法得到稳定输出电压， 无线电能透肤传输系统的整体效率在1mm线圈间格 距离情况下为26.2%，4mm线圈间格距离情况下为 23.4%。 表五 在不同间格距离下无线电能透肤传输系统输出电压 与效率. 间隔距离 操作频率(KHz) Iin(A) Vout(V) 效率(%) 1mm 207.0 0.28 3.75 26.16 1.5mm 191.3 0.29 3.81 26.07 2mm 179.8 0.30 3.86 25.87 2.5mm 169.3 0.32 3.93 25.14 3mm 161.0 0.34 4.01 24.63 3.5mm 154.4 0.36 4.07 23.97 4mm 148.6 0.38 4.13 23.38 图十九与图二十一显示了在最高与最低频率 下，上桥开关的闸极到源极与源极到地的电压波形， 而图二十与图二十二则是显示了在最高与最低频率 下，上桥开关的闸极到源极与汲极到源极的电压波 形，由图十九与图二十一可得知，源极电压在上桥 开关导通之前就已经被拉到高电压，而后上桥开关 才打开，而图二十与图二十二则是当下桥开关导通 之前，下桥开关汲极电压已经被拉到地，之后下桥 开关才导通，根据图十九到图二十二的实验波形， 上桥与下桥开关在所有的系统操作频率之下，都会 达到柔性切换的效果。 Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div 图十九 在间格距离1mm情况时上桥开关电压波形 Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div 图二十 在间格距离1mm情况时下桥开关电压波形 Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div 图二十一 在间格距离4mm情况时上桥开关电压波形 Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div Vgs 5V/div Vsw 10V/div 1μs/div 图二十二 在间格距离4mm情况时下桥开关电压波形 5. 结论 此论文提出了新型之无线电能透肤传输系统， 并且致力于微小化使系统可植入身体内部，但因身 体内部线圈有面积上的限制，造成了无线电能耦合 线圈具有较低的耦合效率，LLC 谐振式电能转换器 使用于无线电能透肤传输系统的身体外部，并且利 用了因低耦合效率所产的漏电感与共振电容达到共 振，又使主要开关达到柔性切换功能，以减少在电 能转换上的损失，锁相回路应用在回授机制中，藉 由锁定输入电压与输入电流的相位差，用此方式可 达成稳定无线电能透肤传输系统之输出电压，并且 实验也验证了电路分析，根据实验的结果，无线电 能透肤传输系统的整体效率大约为 25%，主要是因 为受限于无线电能耦合线圈具有较低的耦合效率， 无线电能透肤传输系统可以无需与外界有任何接触 下，稳定地对身体内部的电路传输电能产生稳定的 输出电压，持续对身体内部的电池充电。 参考文献 [1] K. W. E. Cheng and Y. Lu, “Development of a contactless power converter,” IEEE ICIT, vol. 2, pp.786-791, Dec. 2003. [2] T. H. Nishimura, K. Hirachi, Y. Maejima, K. Kuwana and M. Saito, “Characteristics of a novel energy transmission for a rechargeable cardiac pacemaker by using a resonant DC-DC converter,” IEEE IECON, vol. 2, pp.875-880, Nov. 1993. [3] L. Zhao, C. F. Foo, K.J. Tseng, W.K. Chan, “Transcutaneous transformers in power supply system for an artificial heart,” Power Electronic Drives and Energy Systems for Industrial Growth, vol. 1, pp.348-352, Dec. 1998. [4] H. Miura, S. Arai, Y. Kakubari, F. Sato, H. Matsuk and T. Sato, “Improvement of the transcutaneous energy transmission system utilizing ferrite cored coils for artificial hearts,” IEEE Magnetics Conference, pp.547-547, May. 2006. [5] F. C. Fok, T. K. Jet and Z. Lingyin, “New structure transcutaneous transformer for totally implantable artificial heart system,” Electronics Letters, vol. 35, no. 2, pp.107-108, Jan 1999. [6] T. Inoue, T. H. Nishimura, M. Saito, M. Nakaoka, “A transcutaneous energy transmission system for an artificial organ by using a novel resonant converter,” IEEE ICSE, pp.294-297, Sept. 1992. [7] G. B. Joung, B. H. Cho, “An energy transmission system for an artificial heart using leakage inductance compensation of transcutaneous transformer,” IEEE Trans. Power Electronics, vol. 13, pp.1013-1022, Nov. 1998. [8] C. Niu, H. Hao, L. Li, B. Ma, M. Wu, “The Transcutaneous Charger for Implanted Nerve Stimulation Device,” IEEE International Conference EMBS, pp.4941-4944, Aug. 2006. [9] K. Jung, Y. H. Kim, E. J. Choi, H. J. Kim, Y. J. Kim, “Wireless Power Transmission for Implantable Devices Using Inductive Component of Closed-Magnetic Circuit Structure,” IEEE International Conference MFI, pp.272-277, Aug. 2008.