0 引言

    磁耦合諧振式無線電力傳輸技術能夠有效避免電線連接方式傳輸電能存在的缺陷^[1]，實現(xiàn)電子電器的無線供電，傳輸功率可達幾千瓦，傳輸距離可達收發(fā)線圈半徑的八倍，能夠穿透非金屬物質(zhì)，在一定條件下對人體沒有危害，安全可靠，具有廣闊的應用前景。

    接收模塊是無線電力傳輸系統(tǒng)的重要組成部分，RF-DC變換電路又是接收模塊的核心，因此提高RF-DC變換效率對于提高無線電力傳輸系統(tǒng)的效率具有重要作用。E類RF-DC變換電路在開關切換狀態(tài)滿足零電壓開關（Zero Voltage Switching，ZVS）和零電壓導數(shù)切換（Zero Voltage Derivate Switching，ZVDS）兩個邊界條件^[2]，通過并聯(lián)電容對二極管兩端電壓整形，當二極管導通（或關斷）的瞬間，只有當二極管的電壓（或電流）降為0后，二極管才能導通（或關斷），避免在二極管內(nèi)同時產(chǎn)生大的電壓或電流，有效避免了二極管的開關損耗，可以在高頻率實現(xiàn)高功率高效率RF-DC變換^[3]。

1 E類RF-DC變換電路原理

2 E類RF-DC變換電路設計

2.1 參數(shù)設計

2.2 E類RF-DC變換電路的電壓電流波形

    設二極管開關占空比D=0.5，則在一個周期內(nèi)，0<ωt≤π時二極管關斷狀態(tài)，π<ωt≤2π二極管處于導通狀態(tài)。波形圖如圖2所示。

3 E類RF-DC變換電路仿真

    仿真條件：采用multisim軟件對E類RF-DC變換電路進行仿真，f=8 MHz，D=0.5,輸入電流i(t)=0.44sin(ωt+φ)A，輸出負載R_L=30 Ω。

    將輸入電流代入式(6)，可得輸出電流I_O=0.24 A，代入式(3)可得I_DM=0.68 A。當R_L=30 Ω，V_O=7.2 V，代入式(14)可得V_DM=25.6 V。綜上所述，本文選取肖基特二極管10BQ040，其主要參數(shù)如表1。電路元件參數(shù)如表2所示。

    二極管的電壓電流波形及負載RL的仿真波形如圖3。

4 結語

    本文采用E類RF-DC變換電路的設計方法，以肖基特二極管10BQ040作為變換元件，設計了諧振頻率8 MHz，輸入功率為1.21 W，負載為30 Ω的無線電能傳輸接收模塊。相較于傳統(tǒng)的RF-DC變換電路（諧振頻率8 MHz，輸入功率為0.5 W，負載為50 Ω，RF-DC變換效率為77%）^[5]E類RF-DC變換電路輸出功率為1.11 W，效率可達到92%。在電路設計中考慮了二極管的損耗，利用其ZVS和ZVDS兩個特點降低二極管的導通損耗。本文給出了電路設計方法，通過理論分析及仿真分析該電路達到了設計要求，降低了二極管的導通損耗。

參考文獻

[1] 冀文峰.磁共振無線電力傳輸發(fā)射系統(tǒng)的研究與設計[D].河北：河北大學，2014.

[2] 游飛.E類功率放大器研究[D].四川：電子科技大學，2009：23-24.

[3] NAGASHIMA T，Wei Xiuqin，BOV E，et al.Analytical design procedure for resonant inductively coupled wireless power transfer system with class-E inverter and class-DE rectifier[C].ISCAS 2015.

[4] KAZIMIERCZUK M K.Analysis of class E zero-voltage-switching rectifier[J].Circuits & Systems IEEE Transactions on，1990，37(6)：747-755. 

[5] 張晨陽，王秉森，周禹，等.關于無線電能傳輸接收模塊RF-DC變換二次諧波應用的探討[C].電磁干擾專業(yè)委員會第十六屆學術會議論文集，2016.

作者信息:

陳  莉，張晨陽，王秉森，劉寶航

(河北大學 電信學院,河北 保定065700)