以前，eGaN FET在松耦合無線功率傳輸解決方案中已展示出更高的效率。當使用ZVS D類或E類放大器[1、2、3、4、5]進行諧振時，會發(fā)生這種情況。然而，實用的無線電力系統(tǒng)需要解決此類系統(tǒng)的便利性因素，這會導致反射線圈阻抗隨著負載和耦合的變化而明顯偏離共振。這些系統(tǒng)仍然需要向負載供電，因此放大器需要在很寬的阻抗范??圍內(nèi)驅(qū)動線圈。諸如A4WP 3類的標準已經(jīng)定義了寬泛的線圈阻抗范圍，該范圍解決了便利因素，可以用作比較放大器性能的起點。

在這套Wi GaN中，ZVS D類和E類放大器都將在A78WP A類3類標準的6.78 MHz下進行測試，并以減小的阻抗范圍確定固有的工作范圍極限。諸如器件溫度和電壓限制之類的因素將決定每個放大器能夠驅(qū)動的負載阻抗范圍的界限。

A4WP 3類標稱工作范圍

A4WP 3類標準定義了一個寬阻抗范圍-虛數(shù)范圍為+ 10jΩ至-150jΩ，實數(shù)范圍為1Ω至56Ω。這是必不可少的，因為放大器需要能夠以800 mARMS的額定電流驅(qū)動，當輸出功率達到16 W時，該額定電流就會降低。整個阻抗范圍在圖1的史密斯圓圖上用藍色陰影區(qū)域顯示，并且也稱為四個角。由于范圍如此之寬，因此可以旋轉(zhuǎn)阻抗范圍以提高驅(qū)動線圈的放大器的效率和性能。在某些情況下，此阻抗旋轉(zhuǎn)稱為自適應匹配，因為電路有源會尋求找到最合適的線圈工作阻抗，并由藍色虛線圓弧表示（無特定旋轉(zhuǎn)）。

鑒于A4WP 3類阻抗范圍如此之大，無線電力系統(tǒng)設計的第一步就是確定實際的工作阻抗范圍。一旦知道，該值將確定自適應匹配覆蓋整個3類范圍所需的離散步數(shù)。放大器的實際限值包括額定設備電壓限值，溫度限值，在某些情況下還包括電源電壓限值。在此實驗分析中，將在28°C的工作環(huán)境中使用額定電壓的80％的器件電壓極限和100°C的器件溫度極限（通過紅外攝像頭觀察）。

高效無線功率傳輸放大器拓撲

將分析兩種高效放大器拓撲，即D類ZVS和單端E類。每種放大器拓撲的原理圖和理想工作波形如圖2所示。

ZVS D類拓撲利用非諧振ZVS儲能電路允許開關(guān)節(jié)點在開關(guān)轉(zhuǎn)換之間進行自換相，從而有效地消除了D類器件的輸出電容（COSS）相關(guān)損耗執(zhí)行。

單個設備的E類拓撲利用諧振頻率Le和Csh（諧振頻率不同于工作頻率）來建立ZVS所需的條件。在這種設計中，輸出電容（COSS）有效地與Csh并聯(lián)，因此成為建立ZVS所需的諧振電路的一部分。在某些情況下，隨著外部電容器Csh的值減小到零，E類的設計將被限制為COSS的值。

設備比較

[5]中定義的無線功率傳輸品質(zhì)因數(shù)（FOMWPT）被用于將eGaN FET與同類最佳MOSFET進行比較，如圖3所示。高級器件的FOMWPT值較低。從FOMWPT可以清楚地看出，eGaN FET固有地在兩種放大器拓撲中均表現(xiàn)出潛在的優(yōu)越性能。

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