1-1 研究動機
近十幾年來，隨著電子科技產品的蓬勃發展，攜帶式能源已成 為生活中不可或缺的一部分，其中以電池最為普遍。隨著消費者對 產品的需求，以及基於環保和成本等各方面的考量，二次電池的使 用率也隨之增加。二次電池的最大優點，就是可透過充電器來進行 充電以達到重複使用的目的，而一次電池則無法重複的使用。目前 市面上的充電器大多使用傳統接觸型電能傳輸技術來傳送電能，而 傳統接觸型電能傳輸是採用金屬連接的方式來達到傳輸電能的目 的，但是其金屬接點容易因長期暴露在空氣下，產生氧化的情形造 成接觸不良，進而使充電器的效率不佳，而接面電阻的提高也容易 產生高溫，造成危險。雖然此種方法可以滿足大部分之電力傳輸應 用範疇，但隨著科技的進步，對於電能傳輸的安全性、可靠性及供 電品質的要求也相對提高，因此一種新穎的電能傳輸系統也因應而 生。非接觸型電能傳輸系統(noncontact power transfer system)，使用 一分離式弱耦合變壓器，能將電能經由氣隙傳輸至負載端，而無需 直接透過電力線的傳導來進行電能的傳輸[1]。因為沒有金屬與金屬 之間的直接接觸，故可避免產生火花或觸電的危險發生，也有益於 該設備壽命之提升[2]。非接觸型電能傳輸的技術非常適用於易燃氣
體密度較高的場所，如礦井、石油開採之場合[3]，和較易有電擊危 險發生的潮濕環境中，如水面下供電，或雨天、雪地等較惡劣的供 電環境[4]，以及氣密式的儀器設備等等的特殊環境。
本論文之主要目的即在於對非接觸型電能傳輸技術的深入瞭 解，並將其實際應用於研製一非接觸型切換式充電器。
1-2 文獻回顧
非接觸式電能傳輸系統可以廣泛的應用於各個範疇，在低功率的 部份如電動牙刷、電動刮鬍刀、無線滑鼠以及手機充電器等家電裝置 的應用[1]，[5]已經相當普遍，而在大功率的運用方面，大眾運輸工 具、電動載具以及工業機具也逐漸達到成熟的階段[6]~[8]。另外，在 生醫電子方面，傳統醫療上用來幫助病人復健的電刺激系統，是以人 工電位方式刺激神經系統來達到復健效果，其缺點是刺激方式較不精 確，且容易產生痛楚及開放性的傷口，若使用以非接觸式感應技術發 展的全植入式電刺激器，就可以改善上述之問題[9]；在人工心臟輔 助裝置方面，利用非接觸型電能傳輸系統進行供電，能有效解決人工 心臟無法以電源線連接至外部取電之問題[10]。至於其他的應用如油 井鑽探、水下設備、機器人的電能供給及無線射頻辨識系統等，也都
目前大部分文獻中所提之非接觸型電能傳輸系統的架構，如圖 1.1 所示，主要是以一可分離式之高頻變壓器搭配反流器以及可控式 整流器，將電能由電源端傳輸至系統負載端[11]。由於可分離式變壓 器一次側繞組鐵心與二次側繞組鐵心之間的氣隙遠大於一般傳統的 密耦合變壓器，所以漏電感相對較大，電能傳輸效率也相對較低，再 加上反流器之切換損失，使得非接觸型電能傳輸系統之整體效率不甚 理想。
為了解決非接觸型電能傳輸系統效率不佳的問題，最常使用的方 法主要有兩種，一是如圖1.1 中，在反流器的部份常利用柔性切換技 術，以零電壓或零電流切換方法來降低其開關的切換損失[12]，[13]， 但是非接觸型電能傳輸系統之所以效率不佳，主要的原因為可分離式 變壓器先天耦合不良所造成，因此使用柔性切換技術僅能小幅度的提 升系統效率；所以另一種方法，就是直接解決可分離式變壓器先天耦 合不良的問題，即在圖1.1 中隔離式變壓器的部份利用外加串聯或並 聯電容來做阻抗匹配[14]~[21]。本論文即是使用阻抗匹配的方式來做 補償，來提高非接觸型電能傳輸系統的整體效率。
Vin
第四章 雛型系統實測之結果與討論
根據第三章之設計準則實際設計一電路參數，並完成一非接 觸型切換式定電流-定電壓充電器之電路雛型，以實驗結果驗證 本論文所提理論基礎的正確性。
第五章 總結
對本論文做一總結，並建議未來的研究方向。