无线LED系统中基于开关电容的功率调节技术

黄 亮，黄潇潇

(贵阳迪乐普科技有限公司，贵州 贵阳 550001)

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无线输电技术主要包括磁场感应式和电场感应式两种方式。电场感应式(Capacitive Power Transfer，CPT)是一种基于电场耦合的新型无线输电技术。CPT系统具有成本低、重量轻、体积小、电磁辐射小等特点[1-3]。由于是基于电场的耦合，CPT系统不需要像磁场感应式无线输电系统那样采用价格昂贵且占体积的磁芯材料[4]。CPT系统的另一个特点是可以越过金属障碍物进行电能的传输[5]。目前CPT系统已经被应用于生物医疗仪器和电车的无线充电等领域。

CPT系统的工作频率较高，可以有效降低电场耦合机构引入的阻抗。因此，适用于高频的功率开关电路一般用来作为CPT系统的电能发射端。由于E类放大器只采用一个单独的开关元件且谐振环可以保证开关元件有效地工作在零电压(Zero Voltage Switching，ZVS)开通状态，因此E类放大器非常适合高频操作[6-9]。一般情况下，E类放大器被设计工作在最优工作模式下，即要同时满足开关器件的零电压和零电压变化斜率两个条件。然而，这种严格的工作模式需要E类放大器元件的选值要严格满足谐振环电压电流的相位差的要求，使得系统设计不够灵活，器件容错能力也较差。鉴于此，本文提出了一种E类放大器的次优化工作模式。在该模式下，开关器件只满足零电压条件，从而增加设计灵活度[10]。

本文提出的功率调节方法正是基于这个次优化工作模式。该功率调节方法通过切换并联在开关管的电容大小从而达到调节输出功率的目的。……