无线电源传送应用－－符合4AWP的E类放大器采用eGaN与MOS的性能比较.pdf.pdf

无线电源传送技术随着无线充电标准的兴起而迅速发展，A4WP（Alliance for Wireless Power）作为无线充电联盟之一，其第三级规范代表了无线电源传送的前沿标准。为了达到这一规范，E类放大器作为一种高效能的放大器拓扑，在无线电源传送系统中的应用变得越来越广泛。本文将重点探讨符合A4WP第三级规范的E类放大器，并通过采用eGaN（增强型氮化镓）场效应晶体管（FET）与传统MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的性能比较，为无线电源传送应用提供更为深入的理解和分析。 A4WP第三级规范基于高度谐振，使用6.78MHz的ISM（工业、科学和医疗）频带进行无线电源传送，确保了装置的方向和距离的灵活性，以及多终端充电的便利性。在这样的工作条件下，E类放大器作为无线电源传送的关键组件，其性能直接影响到整体系统的效率和质量。E类放大器的设计要点包括开关电压额定值，通常基于供电电压的3.56倍，但有可能达到6.5倍的高压。E类放大器对负载阻抗的变化非常敏感，因此要求场效应晶体管具有高耐压性和低损耗特性。 实验中发现，eGaN FET在无线电源应用中表现出了诸多优势，包括低CISS（输入电容）、低COSS（输出电容）和零反向恢复电荷（QRR）。这些特性使得eGaN FET能够在无线电源应用中发挥出更高的效率和更好的热性能。eGaN FET的产品线包括EPC2014、EPC2016、EPC2007和EPC2012，它们都具备了高性能的开关特性，如低开关损耗（QG、QGD）、低导通电阻（RDS(on)）、以及较高的工作温度范围（TJMax）。 在比较eGaN FET与MOSFET的性能时，一个重要的考量是无线电源传送的品质因数（FOM），它是衡量放大器在无线充电应用中性能的关键指标。实验结果表明，在ZVS（零电压切换）条件下，除了部分ZVS模式外，eGaN FET在开关性能上优于传统MOSFET，尤其是在驱动谐振损耗、设计的灵活性和器件的导通能力方面。此外，忽略了QRR的定义、ZVS及器件在二极管导通后开启的问题，也是eGaN FET相对于传统MOSFET的优势所在。 随着无线电源传送技术的发展，eGaN FET因其独特的电性能优势，在满足A4WP第三级规范的E类放大器应用中显示出了巨大的潜力。与传统MOSFET相比，eGaN FET的低电容特性、高效率和低损耗使其成为无线电源传送应用的优选。随着技术的不断成熟和优化，未来eGaN FET在无线电源传送市场中的份额有望进一步增加。