EPC9113無線電源演示系統(tǒng)：高效無線電力傳輸?shù)慕鉀Q方案

在無線電力傳輸領域，EPC9113無線電源演示系統(tǒng)憑借其高效、先進的技術特性，為工程師們提供了一個優(yōu)秀的評估平臺。本文將深入解析EPC9113系統(tǒng)，從系統(tǒng)概述、關鍵組件、操作模式到注意事項等方面進行詳細介紹。

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系統(tǒng)概述

EPC9113是一款高效的零電壓開關（ZVS）、電壓模式D類無線電力傳輸演示套件，工作頻率為6.78 MHz（最低ISM頻段），能夠向直流負載提供高達16 W的功率。其主要目的是簡化使用eGaN? FET和IC的無線電力技術評估過程。

系統(tǒng)由三塊板組成：

1. 源板（發(fā)射器或功率放大器）EPC9509：采用增強型半橋場效應晶體管（FET），即60 V額定的EPC2108 eGaN FET，并集成了同步自舉FET。放大器可設置為差分模式或單端模式，包含柵極驅動器、振蕩器和預調節(jié)器的反饋控制器，以確?；?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/ai/" target="_blank">AirFuel標準的無線功率控制。
2. 符合Class 3 AirFuelTM Alliance標準的源線圈（發(fā)射線圈）：與EPC9509放大器預調諧，工作頻率為6.78 MHz。
3. 符合Category 3 AirFuel標準的設備線圈，帶有整流器和直流平滑電容器：設備板包括基于高頻肖特基二極管的全橋整流器和輸出濾波器，可提供濾波后的未調節(jié)直流電壓。

關鍵組件特性

放大器板（EPC9509）

• 預調節(jié)器：基于三個反饋參數(shù)（線圈電流、放大器汲取的直流功率和放大器的最大電源電壓）控制ZVS D類無線功率放大器。最高優(yōu)先級為放大器的最大電源電壓，其次是傳遞給放大器的功率，最后是線圈電流的大小。預調節(jié)器可通過移除JP1跳線并將主正電源連接到底部引腳來旁路，以便使用自定義控制硬件進行測試。
• 工作模式：可在單端或差分模式下運行。單端模式下放大器效率更高，但虛阻抗驅動能力降低；差分模式下，放大器能夠驅動1 Ω至56 Ω和±50j Ω的阻抗范圍，并保持800 mA的線圈電流或提供高達16 W的功率。默認設置為差分模式，可通過插入J75跳線切換到單端模式。
• ZVS定時調整：ZVS D類放大器的定時調整電路可獨立設置，以確保最高效率，并包括單獨的ZVS諧振電路。通過選擇R71、R72、R77和R78或P71、P72、P77和P78的值來設置正確的ZVS過渡時間，這對于實現(xiàn)高放大器效率至關重要。

源線圈和設備板

• 源線圈：符合Class 3 AirFuel標準，匹配網(wǎng)絡包括串聯(lián)和并聯(lián)調諧，串聯(lián)調諧為差分形式，可實現(xiàn)平衡連接并降低電容器電壓。
• 設備板：符合Category 3 AirFuel標準，同樣具有串聯(lián)和并聯(lián)調諧的匹配網(wǎng)絡。板上配備兩個LED，綠色LED表示輸出電壓等于或大于4 V時正在接收功率，紅色LED表示輸出電壓已達到最大值（高于37 V）。

操作模式

使用預調節(jié)器操作

預調節(jié)器用于為放大器供電，并根據(jù)預設設置限制線圈電流、傳遞的功率或放大器的最大電源電壓。操作步驟如下：

1. 確保系統(tǒng)完全組裝，安裝跳線JP1，并連接源線圈和帶負載的設備線圈。
2. 關閉電源，將主輸入電源總線連接到J1，注意電源連接器的極性。
3. 連接所有儀器。
4. 打開主電源電壓至所需值（19 V）。
5. 確認操作后，觀察放大器和設備板上的輸出電壓和其他參數(shù)。
6. 關機時，按相反順序操作。

繞過預調節(jié)器操作

在這種模式下，預調節(jié)器被旁路，主電源直接連接到放大器，允許使用外部調節(jié)器操作。但此模式下沒有確保eGaN FET正確工作條件的保護措施。操作步驟如下：

1. 確保系統(tǒng)完全組裝，移除跳線JP1并安裝在JP50上，以禁用預調節(jié)器并將EPC9509放大器置于旁路模式，同時連接源線圈和帶負載的設備線圈。
2. 關閉電源，將主輸入電源總線+VIN連接到JP1的底部引腳，將接地連接到J1的接地端。
3. 關閉電源，將控制輸入電源總線連接到J1，注意電源連接器的極性。
4. 連接所有儀器。
5. 打開控制電源，確保電源在19 V范圍內。
6. 打開主電源電壓至所需值（建議從0 V開始，不超過絕對最大電壓52 V）。
7. 確認操作后，在工作范圍內調整主電源電壓，觀察放大器和設備板上的輸出電壓、效率和其他參數(shù)。
8. 關機時，先將主電源電壓降至0 V，然后按相反順序操作。

注意事項

測量注意事項

在測量高頻內容開關節(jié)點（源線圈電壓）時，應避免使用長接地引線，建議使用示波器探頭連接進行測量。

熱管理

EPC9113演示系統(tǒng)展示了EPC2108和EPC2036在無線能量傳輸應用中的性能，但由于其尺寸相對較小，熱管理要求更高。操作人員必須觀察柵極驅動器和eGaN FET的溫度，確保它們在數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的熱極限范圍內運行。

系統(tǒng)保護

系統(tǒng)沒有增強的保護系統(tǒng)，操作時需謹慎。具體注意事項包括：

• 不要使用與AirFuel兼容的設備板操作EPC9113系統(tǒng)，因為該系統(tǒng)無法與設備通信以正確設置所需的操作條件，可能導致設備板故障。
• 設備上沒有散熱器，實驗評估期間可能會出現(xiàn)導致設備過熱的情況，應始終檢查操作條件并使用紅外相機監(jiān)測EPC設備的溫度。
• 切勿將EPC9509放大器板連接到矢量網(wǎng)絡分析儀（VNA）以測量放大器的輸出阻抗，否則會嚴重損壞VNA。

EPC9113無線電源演示系統(tǒng)為工程師提供了一個全面的平臺，用于評估無線電力傳輸技術。通過了解系統(tǒng)的各個組件和操作模式，并遵循相關的注意事項，工程師們可以更好地利用該系統(tǒng)進行設計和開發(fā)。你在使用類似無線電源系統(tǒng)時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。