eGaN FET 之前已經在松散耦合的無線電力傳輸解決方案中展示了更高的效率。當使用 ZVS D 類或 E 類放大器進行諧振操作時會發生這種情況 [1, 2, 3, 4, 5]。然而，實用無線電力系統需要解決此類系統的便利因素，這會導致反射線圈阻抗隨著負載和耦合的變化而顯著偏離諧振。這些系統仍然需要向負載供電，因此放大器需要在很寬的阻抗范??圍內驅動線圈。A4WP Class 3 等標準定義了一個廣泛的線圈阻抗范圍，以解決便利因素，并可用作比較放大器性能的起點。

在本期 Wi GaN 中，ZVS D 類和 E 類放大器都將在 6.78 MHz 下按照 A4WP 3 類標準進行測試，并降低阻抗范圍以確定固有的工作范圍限制。器件溫度和電壓限制等因素將決定每個放大器能夠驅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-虛數范圍為+ 10jΩ至-150jΩ，實際范圍為1Ω至56Ω。這是必不可少的，因為放大器需要能夠以 800 mARMS 的標稱電流驅動，當提供的功率達到 16 W 時，該電流會降低。整個阻抗范圍在圖 1 的史密斯圓圖中以藍色陰影區域顯示，并且是也稱為四個角。由于范圍如此之寬，因此可以旋轉阻抗范圍以提高驅動線圈的放大器的效率和性能。在某些條件下，這種阻抗旋轉被稱為自適應匹配，因為有源電路會尋求找到最合適的線圈工作阻抗，并由藍色虛線表示（沒有特定旋轉）。

鑒于 A4WP 3 類阻抗范圍如此廣泛，無線電力系統設計的第一步是確定實際工作阻抗范圍。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。放大器的實際限制包括額定設備電壓限制、溫度限制，在某些情況下，還包括電源電壓限制。在此實驗分析中，將在 28°C 的工作環境中使用 80% 的器件電壓限制和 100°C 的器件溫度限制（由紅外攝像機觀察到）。

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 諧振電路允許開關節點在開關轉換之間自換向，從而有效地消除了 D 類器件與輸出電容 (COSS) 相關的損耗執行。

單器件 E 類拓撲利用諧振電路 Le 和 Csh（其諧振頻率與工作頻率不同）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，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 類的設計將限于 COSS 的值。

設備比較

[5] 中定義的無線功率傳輸品質因數 (FOMWPT) 用于將 eGaN FET 與一流的 MOSFET 進行比較，如圖 3 所示。高級器件將具有較低的 FOMWPT 值。從 FOMWPT 中可以清楚地看出，eGaN FET 在兩種放大器拓撲中都具有潛在的優越性能。

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