EPC9112无线电源演示系统：高效无线电力传输的解决方案

在无线电源技术领域，EPC9112无线电源演示系统无疑是一款引人注目的产品。它为工程师们提供了一个高效、便捷的平台，用于评估基于eGaN® FET的无线电源技术。下面，我们就来详细了解一下这个系统。

文件下载：EPC9112.pdf

系统概述

EPC9112是一款高效、符合A4WP标准的零电压开关（ZVS）D类无线电源传输演示套件。它能够在6.78 MHz（最低ISM频段）的频率下，向直流负载提供高达35 W的功率。该系统的主要目的是简化使用eGaN® FET的无线电源技术的评估过程。

系统主要由三块电路板组成：

1. 源板（发射器或功率放大器）EPC9507：采用EPC2007C和EPC2038增强型场效应晶体管（FET），可选择半桥拓扑（单端配置）或默认的全桥拓扑（差分配置）。
2. 符合A4WP Class 3标准的源线圈（发射线圈）：经过预调谐，可在6.78 MHz下与EPC9507放大器配合工作。
3. 符合A4WP Category 3标准的设备线圈：带有整流器和直流平滑电容器，可将接收到的无线功率转换为直流电压。

放大器板EPC9507

基本特性

• 电源调节：配备预调节器，可限制放大器的直流电流。当放大器电流过大时，预调节器会降低供电电压，确保系统安全运行。同时，它还会监测主放大器FET的温度，当温度超过85°C时，会降低电流。
• 振荡控制：自带预编程为6.78 MHz ± 678 Hz的振荡器，可通过跳线或外部控制关闭。也可使用外部振荡器代替内部振荡器。
• 工作模式切换：通过改变跳线设置，可在单端或差分模式下工作，以适应不同的负载阻抗范围。

单端操作硬件实现

若需要单端配置，需对电路板进行一些更改，如移除特定电阻、短路电容、添加电感等。具体步骤如下：

1. 移除R77和R78或P77和P78。
2. 短路C42_2和C43_2。
3. 短路JMP1（电路板背面）。
4. 移除LZVS12（如果已安装）。
5. 添加LZVS2（390 nH）。
6. 检查CZVS2是否安装，若未安装则进行安装。
7. 可能需要调整R71和R72以实现最高效率。

ZVS定时调整

正确设置ZVS转换时间对于实现EPC9507放大器的高效率至关重要。可通过选择R71、R72、R77和R78的值来完成。建议使用电位器P71、P72、P77和P78来确定固定电阻值。具体步骤如下：

1. 将EPC9507放大器置于旁路模式，连接主输入电源和控制输入电源。
2. 连接示波器探头到特定位置。
3. 开启控制电源和主电源。
4. 调整电位器，使波形达到最佳状态。
5. 检查带源线圈时的设置，并进行必要的调整。
6. 用固定值电阻替换电位器，恢复正常操作。

确定LZVS的组件值

ZVS谐振电路不工作在谐振状态，仅为输出电压的自换相提供必要的负器件电流。电容CZVS通常选择约1 µF，电感LZVSx的值可根据以下公式计算： [L{z v s}=frac{Delta t{v t}}{8 cdot f{s w} C{O S S Q}}] 其中，(Delta t{st }) 为电压过渡时间，(f{sw}) 为工作频率，(CossQ) 为电荷等效器件输出电容。电荷等效电容可通过以下公式确定： [C{O S S Q}=frac{1}{V{A M P}} cdot int{0}^{V{A M P}} C_{O S S}(v) cdot d v]

源线圈和设备板

源线圈

源线圈符合A4WP Class 3标准，其匹配网络包括串联和并联调谐，串联调谐为差分方式，可实现平衡连接并降低电容器的电压。

设备板

设备板符合A4WP Category 3标准，包含基于高频肖特基二极管的全桥整流器和输出滤波器，可提供滤波后的未调节直流电压。板上配备两个LED，绿色LED表示输出电压等于或大于4 V，红色LED表示输出电压达到最大值（大于37 V）。

快速启动程序

旁路预调节器模式

1. 确保系统完全组装好，将EPC9507放大器置于旁路模式。
2. 连接主输入电源和控制输入电源。
3. 选择并连接合适的负载电阻到设备板。
4. 连接所有仪器。
5. 开启控制电源（7 - 12 V，推荐7.5 V）。
6. 开启主电源（建议从2 V开始，不超过80 V）。
7. 确认操作后，在工作范围内调整主电源电压，观察放大器和设备板的输出电压、效率等参数。
8. 关机时，按相反顺序操作。

使用预调节器模式

1. 确保系统完全组装好，将跳线JP60设置为预调节器模式。
2. 连接主输入电源和控制输入电源。
3. 选择并连接合适的负载电阻到设备板。
4. 连接所有仪器。
5. 开启控制电源（7 - 12 V，推荐7.5 V）。
6. 开启主电源（建议从8 V开始，不超过32 V）。
7. 确认操作后，在工作范围内调整主电源电压，观察放大器和设备板的输出电压、效率等参数。
8. 关机时，按相反顺序操作。

注意事项

• 热管理：虽然EPC2007C和EPC2038 eGaN FET的电气性能优于传统硅器件，但由于其尺寸较小，热管理要求较高。操作人员必须观察栅极驱动器和eGaN FET的温度，确保其在数据手册规定的热极限范围内工作。
• 操作注意事项：该系统没有控制器或增强保护系统，操作时需谨慎。避免源线圈在任何固体金属物体6英寸范围内操作，以免影响线圈调谐。实验评估时，要注意检查操作条件，使用红外相机监测EPC设备的温度。

总之，EPC9112无线电源演示系统为工程师们提供了一个全面、高效的平台，用于评估和开发无线电源技术。通过合理的配置和操作，能够实现高效、稳定的无线电力传输。你在使用类似系统时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。