引言

磁耦合諧振式無(wú)線電力傳輸技術(shù)能夠有效避免電線連接方式傳輸電能存在的缺陷[1]，實(shí)現(xiàn)電子電器的無(wú)線供電，傳輸功率可達(dá)幾千瓦，傳輸距離可達(dá)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(duì)人體沒(méi)有危害，安全可靠，具有廣闊的應(yīng)用前景。

接收模塊是無(wú)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(duì)于提高無(wú)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(kāi)關(guān)切換狀態(tài)滿足零電壓開(kāi)關(guān)（Zero Voltage Switching，ZVS）和零電壓導(dǎo)數(shù)切換（Zero Voltage Derivate Switching，ZVDS）兩個(gè)邊界條件[2]，通過(guò)并聯(lián)電容對(duì)二極管兩端電壓整形，當(dāng)二極管導(dǎo)通（或關(guān)斷）的瞬間，只有當(dāng)二極管的電壓（或電流）降為0后，二極管才能導(dǎo)通（或關(guān)斷），避免在二極管內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生大的電壓或電流，有效避免了二極管的開(kāi)關(guān)損耗，可以在高頻率實(shí)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(shè)計(jì)

2.1 參數(shù)設(shè)計(jì)

2.2 E類RF-DC變換電路的電壓電流波形

設(shè)二極管開(kāi)關(guān)占空比D=0.5，則在一個(gè)周期內(nèi)，0<ωt≤π時(shí)二極管關(guān)斷狀態(tài)，π<ωt≤2π二極管處于導(dǎo)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(duì)E類RF-DC變換電路進(jìn)行仿真，f=8 MHz，D=0.5,輸入電流i(t)=0.44sin(ωt+φ)A，輸出負(fù)載RL=30 Ω。

將輸入電流代入式(6)，可得輸出電流IO=0.24 A，代入式(3)可得IDM=0.68 A。當(dāng)RL=30 Ω，VO=7.2 V，代入式(14)可得VDM=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(fù)載RL的仿真波形如圖3。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用E類RF-DC變換電路的設(shè)計(jì)方法，以肖基特二極管10BQ040作為變換元件，設(shè)計(jì)了諧振頻率8 MHz，輸入功率為1.21 W，負(fù)載為30 Ω的無(wú)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(fù)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(dá)到92%。在電路設(shè)計(jì)中考慮了二極管的損耗，利用其ZVS和ZVDS兩個(gè)特點(diǎn)降低二極管的導(dǎo)通損耗。本文給出了電路設(shè)計(jì)方法，通過(guò)理論分析及仿真分析該電路達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，降低了二極管的導(dǎo)通損耗。