CN117614151A - 基于二级降压电路的能信同传wpt系统及其参数设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能信无线同传技术领域，具体公开了基于二级降压电路的能信同传WPT系统及其参数设计方法，其使用金属极板间的寄生电容进行数据传输，使用耦合功率线圈进行能量传输，减少了耦合机构的体积、成本以及复杂程度。采用二级降压电路在信号解调前进行降压，滤去大部分由能量传输线路带来的低频干扰电压。通过一级降压可以使干扰电压大大降低。第二级降压电路继续对电压缩小，以满足低电压需求。在大功率应用场景下，本发明仍能稳定工作，不影响功率传输的情况下稳定传输数据。

Description

基于二级降压电路的能信同传WPT系统及其参数设计方法

技术领域

本发明涉及能信无线同传技术领域，尤其涉及基于二级降压电路的能信同传WPT系统及其参数设计方法。

背景技术

无线电能传输技术是一种新型的非接触式的电能接入技术，其具有安全、灵活、便利等优点，大有取代传统电缆供电模式的趋势。结合无线电能传输技术，可为互连线不方便，危险或无法连接的电气设备供电。因此，无线电能传输技术广泛应用于电动汽车、航空航天、智能家居以及消费电子等领域。随着系统复杂程度的提高和对功能需求的多样性日益增加，在一些场合需要实现能量与信号的同步传输，以完成控制指令的发送、系统各组成部分之间的通信，以及对系统状态信息的实时监控。

近年来，有相当多的学者对WPT系统能量与信号同步传输展开了研究，并取得了巨大突破。目前主要方法有：(1)利用传统WPT系统进行电能传输，借助已经成熟的无线信号传输模块进行通信；(2)原电能传输通道不变，另增设一组辅助线圈来进行信号传输；(3)利用WPT系统的磁耦合通道为共享通道来对电能和信号并行传输。上述三种方法都能实现WPT系统电能和信号的同步传输，且都在实验中验证了其可行性。对于方法(1)，目前相对成熟的技术有蓝牙、WiFi、ZigBee以及射频(RF)通信等，但是这些技术往往需要发射端和接收端进行复杂的配对，且成本较高，传输速率有限；对于方法(2)，引入了额外的线圈，增加了WPT系统耦合机构的体积；对于方法(3)，由于能量传输和信号传输共用一个通道，因此数据传输和功率传输的串扰更为剧烈，需要设计更为苛刻的带通滤波器。

事实上，当工作频率较高时，WPT系统耦合机构间的金属极板之间的寄生电容不能忽略。有学者提出了利用金属极板的寄生电容产生的高频电场传输数据，功率通过耦合线圈产生的相对低频磁场进行传输。但是该研究功率只达到了40w，无法说明该传输方法在大功率情况下应用情况，且相关研究较少，研究空白较多。

发明内容

本发明提供基于二级降压电路的能信同传WPT系统及其参数设计方法，解决的技术问题在于：如何在利用金属极板的寄生电容产生的高频电场传输数据的WPT系统中，降低能量与信号传输之间的串扰，使WPT系统在大功率应用场景下仍能正常工作。

为解决以上技术问题，本发明提供基于二级降压电路的能信同传WPT系统，设有耦合机构，所述耦合机构设有原边金属极板和副边金属极板，该能信同传WPT系统通过所述原边金属极板和所述副边金属极板进行数据传输；

所述能信同传WPT系统还包括1个或2个二级降压电路；

所述二级降压电路包括连接所述原边金属极板或所述副边金属极板的第一级降压电路，和连接所述第一级降压电路的第二级降压电路；

所述第一级降压电路采用LC高通滤波器，所述第二级降压电路采用运算放大器降压电路。

优选的，所述能信同传WPT系统设有包括所述二级降压电路的数据传输线路，所述数据传输线路还包括连接所述第二级降压电路的解调模块，所述解调模块包括顺序连接的信号解调电路、带通滤波器、高速比较器和数据输出电路，所述第二级降压电路连接所述信号解调电路。

优选的，所述第一级降压电路包括连接所述原边金属极板或所述副边金属极板的滤波电容C₁，还包括滤波电感L₁，所述滤波电感L₁的一端连接所述滤波电容C₁和所述第二级降压电路，所述滤波电感L₁的另一端接地。

优选的，所述第二级降压电路包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R_f和运算放大器；所述第一电阻R₁连接在所述运算放大器的反相输入端与地之间；所述第二电阻R₂的一端连接所述滤波电感L₁的一端，所述第二电阻R₂的另一端连接所述第三电阻R₃的一端和所述运算放大器的同相输入端，所述第三电阻R₃的另一端接地；所述第四电阻R_f连接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间。

优选的，所述二级降压电路设有两个，分别连接所述原边金属极板和所述副边金属极板。

优选的，所述数据传输线路包括原边数据线路、副边数据线路；

所述原边数据线路包括原边调制模块、原边解调模块、原边单刀双掷开关，所述原边解调模块包括所述二级降压电路和所述解调模块；所述原边单刀双掷开关的公共端连接所述原边金属极板，所述原边单刀双掷开关的两个切换端分别连接所述原边调制模块和所述原边解调模块；

所述副边数据线路包括副边调制模块、副边解调模块、副边单刀双掷开关，所述副边解调模块包括所述二级降压电路和所述解调模块；所述副边单刀双掷开关的公共端连接所述副边金属极板，所述副边单刀双掷开关的两个切换端分别连接所述副边调制模块和所述副边解调模块；

当数据从原边向副边传输时，所述原边单刀双掷开关切向所述原边调制模块，所述副边单刀双掷开关掷向所述副边解调模块；

当数据从副边向原边传输时，所述原边单刀双掷开关掷向所述原边解调模块，所述副边单刀双掷开关掷向所述副边调制模块。

优选的，所述原边调制模块和所述副边调制模块均采用ASK调制，信号频率f_d为1MHz，载波频率f_c为10MHz。

优选的，所述原边金属板为原边铁氧体和原边磁屏蔽板等效而成，所述副边金属板为副边铁氧体和副边磁屏蔽板等效而成。

优选的，所述能信同传WPT系统还设有能量传输线路；所述能量传输线路包括能量发射端和能量接收端，所述能量发射端包括顺序连接的直流电源U_dc、全桥逆变器、原边补偿电容C_P、发射线圈L_P，所述能量接收端包括顺序连接的接收线圈L_S、整流滤波电路和负载R_L。

本发明还提供一种基于二级降压电路的能信同传WPT系统的参数设计方法，其关键在于，包括步骤：

根据实际需求确定所述原边金属板和所述副边金属板，并测得所述原边金属板和所述副边金属板之间的电容C_PS；

根据实际需求确定所述发射线圈L_P和所述接收线圈L_S，并测得所述发射线圈L_P和所述接收线圈L_S的自感以及两者之间的互感M；

根据实际需求确定能量传输工作频率f_p，并根据谐振关系确定所述原边补偿电容C_P；

根据下式确定L₁、C₁：

其中，是为了简化公式而自定义的参数，f^*表示所设计滤波器的截止频率，/>表示基准滤波器的截止频率，R^*为所设计滤波器的特征阻抗，R_r为基准滤波器的特征阻抗；

根据实际需求确定R₁和所述运算放大器的输出电压U_o；

根据下式确定R_f：

其中，U_in1为所述第一级压降电路的输出电压；

根据下式确定R₂、R₃：

R₁×R₃＝R₂×R_f。

本发明提供的基于二级降压电路的能信同传WPT系统及其参数设计方法，该能信同传WPT系统使用金属极板间的寄生电容进行数据传输，使用耦合功率线圈进行电场传输，减少了耦合机构的体积、成本以及复杂程度。采用单电容极板的电场耦合方式传输数据，避免双电容极板之间的交叉耦合，没有增设辅助耦合线圈，也没有能量与信号共享耦合线圈，一定程度上降低了能量和信号传输之间的串扰。采用二级降压电路在信号解调前进行降压，其中第一级降压电路采用高通滤波器，其作用是滤去大部分由能量传输线路带来的低频干扰电压。通过一级降压可以使干扰电压大大降低。但是由于后级解调模块的输入一般不超过2V，且其一般在mV级工作，因此需要第二级降压电路继续对电压缩小，以满足低电压需求。在大功率应用场景下，本发明仍能稳定工作，不影响功率传输的情况下稳定传输数据。

附图说明

图1是本发明实施例提供的能信同传WPT系统的电能传输线路电路图；

图2是本发明实施例提供的耦合机构单侧仿真图；

图3是本发明实施例提供的耦合机构的电容等效图；

图4是本发明实施例提供的图3的进一步等效图；

图5是本发明实施例提供的图4的进一步等效图；

图6是本发明实施例提供的数据传输线路单向传输时的示意图；

图7是本发明实施例提供的图6的细化电路图；

图8是本发明实施例提供的数据传输线路的完整电路图；

图9是本发明实施例提供的实验中高频逆变器的输出电压电流波形图；

图10是本发明实施例提供的实验中能量传输线路的输出电压电流波形图；

图11是本发明实施例提供的120V干扰电压时的信号解调电路的输入输出电压波形图；

图12是本发明实施例提供的250V干扰电压时的信号解调电路的输入输出电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

为了在利用金属极板的寄生电容产生的高频电场传输数据的WPT系统中，降低能量与信号传输之间的串扰，使WPT系统在大功率应用场景下仍能正常工作，本发明实施例提供一种基于二级降压电路的能信同传WPT系统，该能信同传WPT系统包括能量传输线路和信号传输线路，其中能量传输线路的电路如图1所示，包括能量发射端和能量接收端，能量发射端包括顺序连接的直流电源U_dc、全桥逆变器(由MOS管S1～S4组成)、原边补偿电容C_P、发射线圈L_P，能量接收端包括顺序连接的接收线圈L_S、整流滤波电路(包括由二极管D1～D4组成的全桥整流器和滤波电容C_d)和负载R_L，发射线圈L_P和接收线圈L_S之间的互感表示为M。

图2所示为能信同传WPT系统的耦合机构的发射侧或接收侧的仿真图。可以看到，其包括层级设置的磁屏蔽板、铁氧体板、线圈，在铁氧体块和线圈组成的整体的周围围上一圈铁氧体圈，最后在外围套上垫木。作为一种示例，本发明耦合线圈由800股直径为0.5cm的利兹线绕成，将其双线并绕7匝，以减少耦合结构的体积。绕制后的耦合线圈的外边长为25.5cm，内边长为8cm；铁氧体块边长为26cm，并在铁氧体块和线圈组成的整体的周围围上一圈铁氧体圈，其边长为28cm；最后在外围套上垫木，在底部加入铝板，他们的边长均为30cm。原副边耦合结构对称，耦合距离为1cm。

由于铁氧体和铝板直接相连，因此把他们看成一个整体，称为金属板，原边侧的称为原边金属板，副边侧的称为副边金属板。而垫木不导电，可以暂时将其忽略。于是，图2的耦合机构可以等效成如图3所示的等效模型。为了便于分析，将原副边的金属板引出，分别标注为a,b两点。同理，将原副边耦合线圈引出，分别标注为c,d两点。我们知道耦合机构各组成部分之间存在寄生电容，用C₁表示原副边金属板之间的寄生电容，C₂表示耦合线圈之间的寄生电容，C₃和C₄分别表示原边和副边金属板和同侧耦合线圈之间的寄生电容，C₅和C₆分别表示原边和副边金属板和对侧耦合线圈之间的寄生电容。这6个电容是耦合结构的寄生电容的主要来源，进一步对其简化，得到等效电路图，如图4所示。

由于原副边耦合结构严格对称，得C₃＝C₄,C₅＝C₆，但是C₁与C₂则不一定相等。图4的等效电路图可以进一步化简，如图5所示。根据图5，可以很容易写出ab两点之间的等效寄生电容的表达式：

C_PS＝C_ab+C_ac//C_dc//C_bd (1)

//表示并联关系。C_ab表示a、b两点之间的等效寄生电容，C_ac、C_dc、C_bd表示其他对应两点之间的等效寄生电容。其中各个寄生电容可由式(2)表达：

其中S为耦合面积，d为耦合物体之间的距离，σ为有效耦合系数，ε为介电常数。

可见，各个寄生电容跟耦合物体的材料、耦合物体之间的介质以及耦合结构有关。对于一个确切的系统，这些参数都是定值。因而，在大多数情况下，只需要知道寄生电容受哪些参数的影响并且知道他们的影响趋势，而不需要通过复杂的理论计算出其确切值。其确切值可以直接由仪器更加简便地测出。

本发明能量传输电路采用SN补偿拓扑，能量传输线路的传输频率为工作频率为85kHz。

如前面，耦合机构中的金属极板间存在寄生电容C_PS。其具体值不清楚，但是个定值，可以通过仪器直接测出，数量级大概在pF。围绕该寄生电阻，可以构建出信息通道电路的基本框架，如图6所示。具体的数据传输线路采用ASK调制，信号频率为1MHz，载波频率为10MHz。数据传输线路采用半双工通信(也可只单方向通信)，因其对称，所以图6只画了数据单向传输的示意图。先对输入的数据进行信号调制，再通过寄生电容C_PS进行原副边耦合，然后对信号进行解调和带通滤波，最后经过高速比较器，得到了输出数据。

由于需要大功率传输能量，能量传输线路的电压和电流是非常大的。数据传输线路对能量传输线路的干扰是小而不一定存在，相反，能量传输线路对数据传输线路的干扰是非常大而且是肯定存在的。由于存在干扰噪声，金属极板间的寄生电容作为其传播路径的一部分，金属极板间会产生一个较大的寄生电压。另外由于能量传输线路传输功率较大，对数据传输线路会产生一定的干扰。多种干扰相互叠加，最终在能量传输线路和数据传输线路距离最近的金属极板两端等效成干扰电压源。另一方面，数据传输通道是不允许大电压存在的，这会直接导致电子器件的损坏和中断数据正常传输。因此，消除大电压干扰是一件必要的事。

本发明提出一种二级降压电路，包括连接原边金属极板或副边金属极板的第一级降压电路，和连接第一级降压电路的第二级降压电路；

第一级降压电路采用LC高通滤波器，第二级降压电路采用运算放大器降压电路。

也即是说，若只需要原边向副边或者副边向原边的单方向通信，则只需要设置一个二级降压电路，连接在需要解调信号的那一侧。如果需要半双工通信，则原副边都需要设置一个二级降压电路。

以原边向副边传输数据为例，其示意图如图7所示。在金属极板间的寄生电容C_PS右端串连两级降压电路。其中一级降压电路采用高通滤波器，其作用是滤去大部分由能量传输线路带来的低频干扰电压。如图7所示，第一级降压电路包括连接原边金属极板或副边金属极板的滤波电容C₁，还包括滤波电感L₁，滤波电感L₁的一端连接滤波电容C₁和第二级降压电路，滤波电感L₁的另一端接地。第二级降压电路包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R_f和运算放大器；第一电阻R₁连接在运算放大器的反相输入端与地之间；第二电阻R₂的一端连接滤波电感L₁的一端，第二电阻R₂的另一端连接第三电阻R₃的一端和运算放大器的同相输入端，第三电阻R₃的另一端接地；第四电阻R_f连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。

通过一级降压可以使干扰电压大大降低。但是由于后级解调模块输入一般不超过2V，且其一般在mv级工作，因此需要二级线性降压继续对电压缩小，以满足后级解调模块的需求。

对于第一级降压电路，采用在高频电路中性能更好的LC高通滤波器。对于第二级降压电路，有分压电阻和运算放大器降压两种方案。对于分压电阻，虽然具有简单、便宜等优点，但是它适用于低频。且乘法器与高压部分太近，出现故障则容易击穿更加昂贵的乘法器；对于运算放大器降压，虽然增加了元器件，但是使得乘法器与高压部分连接较远，起到了缓冲的作用。而且成本也在接受范围内，输出电阻低。所以经过考虑，采用运算放大器降压电路作为二级降压电路。

另外，为了实现数据传输方向的自由切换，本发明还在数据传输线路中加入了单刀双掷开关。完整地，如图8所示，数据传输线路包括原边数据线路、副边数据线路。

原边数据线路包括原边调制模块、原边解调模块、原边单刀双掷开关，原边解调模块包括二级降压电路和解调模块；原边单刀双掷开关的公共端连接原边金属极板，原边单刀双掷开关的两个切换端分别连接原边调制模块和原边解调模块；

副边数据线路包括副边调制模块、副边解调模块、副边单刀双掷开关，副边解调模块包括二级降压电路和解调模块；副边单刀双掷开关的公共端连接副边金属极板，副边单刀双掷开关的两个切换端分别连接副边调制模块和副边解调模块；

当数据从原边向副边传输时，原边单刀双掷开关切向原边调制模块，副边单刀双掷开关掷向副边解调模块；

当数据从副边向原边传输时，原边单刀双掷开关掷向原边解调模块，副边单刀双掷开关掷向副边调制模块。

另外，为了实现较好的降低干扰的效果，以及保证大功率传输和数据传输的可靠性，本发明还提供了一种基于二级降压电路的能信同传WPT系统的参数设计方法，包括步骤：

根据实际需求确定原边金属板和副边金属板，并测得原边金属板和副边金属板之间的电容C_PS；

根据实际需求确定发射线圈L_P和接收线圈L_S，并测得发射线圈L_P和接收线圈L_S的自感以及两者之间的互感M；

根据实际需求确定能量传输工作频率f_p，并根据谐振关系确定原边补偿电容C_P；

根据下列步骤确定L₁、C₁、R₁、R₂、R₃、R_f。

对于L₁、C₁，可由归一化K型滤波器设计获得，具体过程如下：

首先确定所设计滤波器的截止频率为f*，本发明中取为85kHz。确定所设计滤波器特征阻抗为R^*＝50Ω。基准滤波器的截止频率为基准滤波器的特征阻抗R_r＝1Ω。定义：/>则根据归一化K型滤波器设计规则有：

对于参数R1,R2,R3,Rf，其设计规则如下：

如图7所示，根据虚短虚断原理，可得：

其中，U_P、U_N分别为运算放大器同相输入端、反相输入端的输入电压，U_in1为所述第一级压降电路的输出电压，U_in2为第一电阻R₁的输入电压，因为R₁接地，U_in2＝0。

当关系式R₁×R₃＝R₂×R_f满足时，则有：

当U_in2＝0时，有即当R₁确定时，剩余参数也可全部确定。

其中，C_P由下式获得：

ω_p为与f_p对应的角频率。

本发明搭建电路进行仿真，为了满足本设计高频的需求，运算放大器采用LMH6714，比较器采用TLV3501。相关参数如表1所示。

表1各参数取值

获得的能量传输线路的逆变器输出波形如图9所示，从图9可以看到，逆变器的输出电压幅度约为730V，电流幅度约为88A。能量传输线路的输出波形如图10所示，从图10可以看到，输出电压幅度约为770V，输出电流幅度约为41A。

图9和图10表明，当能量传输线路的输入直流电压为750V时，系统的输出可以快速稳定。它的功率稳定在30kW左右，这表明能量传输线路可以正常工作。

采用Multisim平台建立系统的数据传输线路模型。当金属屏蔽板寄生电容器上的干扰电压分别为120V和250V时，观察信号解调电路的输入和输出波形，然后观察系统的最终数据传输波形，其中120V对应图11，250V对应图12。

从图11和图12可以看出，在120V干扰电压或250V干扰电压下，信号解调电路的输入和输出电压都在2V以内，满足要求。当干扰电压为120V、85KHz时，传输延迟约为58；当干扰电压为250V、85KHz时，传输延迟约为64，两者之间没有显著差异。数据可以在120V干扰电压或250V干扰电压下稳定传输。与120V的干扰电压相比，250V的干涉电压会使输出数据更加不稳定。总之，发明设计的数据传输线路电路实现了在大功率能量传输的影响下仍然可以稳定地传输数据。

综上所述，本发明实施例提供的基于二级降压电路的能信同传WPT系统及其参数设计方法，该能信同传WPT系统使用金属极板间的寄生电容进行数据传输，使用耦合功率线圈进行电场传输，减少了耦合机构的体积、成本以及复杂程度。采用单电容极板的电场耦合方式传输数据，避免双电容极板之间的交叉耦合，没有增设辅助耦合线圈，也没有能量与信号共享耦合线圈，一定程度上降低了能量和信号传输之间的串扰。采用二级降压电路在信号解调前进行降压，其中第一级降压电路采用高通滤波器，其作用是滤去大部分由能量传输线路带来的低频干扰电压。通过一级降压可以使干扰电压大大降低。但是由于后级解调模块的输入一般不超过2V，且其一般在mV级工作，因此需要第二级降压电路继续对电压缩小，以满足低电压需求。在大功率应用场景下，本发明仍能稳定工作，不影响功率传输的情况下稳定传输数据。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于，设有耦合机构，所述耦合机构设有原边金属极板和副边金属极板，该能信同传WPT系统通过所述原边金属极板和所述副边金属极板进行数据传输；

所述能信同传WPT系统还包括1个或2个二级降压电路；

所述二级降压电路包括连接所述原边金属极板或所述副边金属极板的第一级降压电路，和连接所述第一级降压电路的第二级降压电路；

所述第一级降压电路采用LC高通滤波器，所述第二级降压电路采用运算放大器降压电路。

2.根据权利要求1所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述能信同传WPT系统设有包括所述二级降压电路的数据传输线路，所述数据传输线路还包括连接所述第二级降压电路的解调模块，所述解调模块包括顺序连接的信号解调电路、带通滤波器、高速比较器和数据输出电路，所述第二级降压电路连接所述信号解调电路。

3.根据权利要求2所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述第一级降压电路包括连接所述原边金属极板或所述副边金属极板的滤波电容C₁，还包括滤波电感L₁，所述滤波电感L₁的一端连接所述滤波电容C₁和所述第二级降压电路，所述滤波电感L₁的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述第二级降压电路包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R_f和运算放大器；所述第一电阻R₁连接在所述运算放大器的反相输入端与地之间；所述第二电阻R₂的一端连接所述滤波电感L₁的一端，所述第二电阻R₂的另一端连接所述第三电阻R₃的一端和所述运算放大器的同相输入端，所述第三电阻R₃的另一端接地；所述第四电阻R_f连接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间。

5.根据权利要求4所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述二级降压电路设有两个，分别连接所述原边金属极板和所述副边金属极板。

6.根据权利要求5所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述数据传输线路包括原边数据线路、副边数据线路；

所述原边数据线路包括原边调制模块、原边解调模块、原边单刀双掷开关，所述原边解调模块包括所述二级降压电路和所述解调模块；所述原边单刀双掷开关的公共端连接所述原边金属极板，所述原边单刀双掷开关的两个切换端分别连接所述原边调制模块和所述原边解调模块；

所述副边数据线路包括副边调制模块、副边解调模块、副边单刀双掷开关，所述副边解调模块包括所述二级降压电路和所述解调模块；所述副边单刀双掷开关的公共端连接所述副边金属极板，所述副边单刀双掷开关的两个切换端分别连接所述副边调制模块和所述副边解调模块；

当数据从原边向副边传输时，所述原边单刀双掷开关切向所述原边调制模块，所述副边单刀双掷开关掷向所述副边解调模块；

当数据从副边向原边传输时，所述原边单刀双掷开关掷向所述原边解调模块，所述副边单刀双掷开关掷向所述副边调制模块。

7.根据权利要求6所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述原边调制模块和所述副边调制模块均采用ASK调制，信号频率f_d为1MHz，载波频率f_c为10MHz。

8.根据权利要求5～7任一项所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述原边金属板为原边铁氧体和原边磁屏蔽板等效而成，所述副边金属板为副边铁氧体和副边磁屏蔽板等效而成。

9.根据权利要求8所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统，其特征在于：所述能信同传WPT系统还设有能量传输线路；所述能量传输线路包括能量发射端和能量接收端，所述能量发射端包括顺序连接的直流电源U_dc、全桥逆变器、原边补偿电容C_P、发射线圈L_P，所述能量接收端包括顺序连接的接收线圈L_S、整流滤波电路和负载R_L。

10.根据权利要求9所述的基于二级降压电路的能信同传WPT系统的参数设计方法，其特征在于，包括步骤：

根据实际需求确定所述原边金属板和所述副边金属板，并测得所述原边金属板和所述副边金属板之间的电容C_PS；

根据实际需求确定所述发射线圈L_P和所述接收线圈L_S，并测得所述发射线圈L_P和所述接收线圈L_S的自感以及两者之间的互感M；

根据实际需求确定能量传输工作频率f_p，并根据谐振关系确定所述原边补偿电容C_P；

根据下式确定L₁、C₁：

其中，是为了简化公式而自定义的参数，f^*表示所设计滤波器的截止频率，/>表示基准滤波器的截止频率，R^*为所设计滤波器的特征阻抗，R_r为基准滤波器的特征阻抗；

根据实际需求确定R₁和所述运算放大器的输出电压U_o；

根据下式确定R_f：

其中，U_in1为所述第一级压降电路的输出电压；

根据下式确定R₂、R₃：

R₁×R₃＝R₂×R_f。