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2013上海慕尼黑電子展及SEMICON China展巡禮（技術(shù)篇·中）

2013上海慕尼黑電子展及SEMICON China展巡禮（技術(shù)篇·上）

無線供電新技術(shù)——“直流共振方式”（中）

無線供電新技術(shù)——直流共振方式（上）

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采用GaN FET實施動作實驗

作為直流共振方式的驗證實驗，下面來介紹一下采用GaN FET環(huán)路線圈的10MHz級共振電路的動作實驗（圖9）。

圖9：通過采用GaN FET和環(huán)路線圈的系統(tǒng)進行實驗本圖為系統(tǒng)的電路構(gòu)成（a）和測量結(jié)果（b）。環(huán)路線圈間的距離為3mm，線圈間的磁耦合系數(shù)為k＝0.567。電氣和電磁場間的轉(zhuǎn)換效率約為75％以上。這比MIT于2007年發(fā)布的系統(tǒng)的33％大幅提高。

在實驗中，共振電容器采用村田制作所制造的高頻特性出色的中高壓積層陶瓷電容器，開關(guān)元件采用羅姆制造的試制品——脈沖為100V/20A、導通電阻為0.21Ω的常閉型GaN FET。上升、下降時間均為6ns，有望實現(xiàn)高速開關(guān)動作。使半徑為5cm，線徑為1mm的兩個供受電環(huán)路線圈靠近，以輸入電壓Vi＝60V，負載Ro＝50Ω進行了實驗。結(jié)果，開關(guān)頻率fs＝8.2MHz時，傳輸電力達到74.9W，系統(tǒng)整體電力效率達到73.3％（圖9（b））。

另外，輸入電壓為50V時，輸出電壓達到51.0V，傳輸電力達到52.0W，最高系統(tǒng)電力效率達到74.0％3）。雖然線圈間距dx只有3mm，但由于是一重環(huán)路線圈，磁耦合系數(shù)k*比較小，為k＝0.567。不過，實現(xiàn)74～75％的電力效率表示由電源電力向電磁場轉(zhuǎn)換的效率非常高。此外，通過改進供受電器件的形狀，可提高相對于傳輸距離的磁耦合系數(shù)。

*磁耦合系數(shù)k＝在通過供電器件形成的磁力線中，與受電器件交鏈的磁力線比例。