In this thesis, we accurately modeled and designed flexible PCB Coils with bending for flexible electronic wireless power transfer (WPT) systems. Firstly, we proposed and verified the modeling methods of the flexible coils and shielding materials. The modeling method results are verified through the 3D EM simulation and measurement using Z-parameter and power transfer efficiency analysis. As the results, the self and mutual-inductance modeling are verified with the average error of 1.5% for the flexible coil without shielding material and average error of 3.75% when the shielding materials are placed on the top and bottom of the coil. By using the proposed WPT coil modeling methods for the flexible coils and shielding materials, we are able to design the flexible coil efficiently with less time and cost. Moreover, the reliability of the flexible coils is studied through the repetitive bending test. Finally, the interconnection line and voltage-controlled oscillator (VCO) chip on extremely thin Si chip are designed and measured with the bending radius to check the feasibility of the proposed WPT system.
본 논문에서는 유연한 무선 전력 전송 시스템을 위한 유연한 PCB 코일을 정확하게 모델링하고 설계를 진행하였음. 먼저 유연 코일 및 차폐 물질의 모델링 방법을 제안하고 검증하였음. 제안된 모델링 방법론 결과는 3D EM 시뮬레이션 및 측정을 통하여 Z 파라미터 및 전력 전송 효율 분석을 통하여 검증하였음. 결과적으로, 자기 및 상호 인덕턴스 모델링은 차폐 물질이 존재하지 않을 때 평균 오차 1.5%로 검증되었으며 차폐 물질이 코일의 상단과 하단에 배치될 때 평균 오차 3.75%로 검증되었음. 유연 코일 및 차폐 재료에 대하여 제안된 WPT 코일 모델링 방법을 이용하여 적은 시간과 비용으로 유연한 코일을 효율적으로 설계할 수 있음. 또한 유연 코일의 신뢰성을 반복 굽힘 측정을 통하여 스터디를 진행하였음. 마지막으로, 초박형 실리콘 칩의 배선 및 VCO 칩은 제안된 무선 전력 전송 시스템의 실현 가능성을 확인하기 위하여 설계 및 휘는 상황에서 측정을 통하여 동작 가증성을 검증하였음.
