EPC9129无线电源演示系统：高效无线电力传输的理想之选

在无线电力传输领域，EPC9129无线电源演示系统无疑是一款引人注目的产品。它为电子工程师提供了一个高效、便捷的平台，用于评估和开发基于eGaN® FET的无线电力技术。本文将深入介绍EPC9129系统的各个方面，包括其组成、性能、操作方法以及注意事项。

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系统概述

EPC9129是一款高效、符合AirFuel™联盟标准的零电压开关（ZVS）、电压模式D类无线电力传输演示套件。它能够在6.78 MHz（最低ISM频段）下运行，向发射线圈输送高达33 W的功率。该系统的主要目的是简化使用eGaN® FET的无线电力技术的评估过程。

系统组成

EPC9129无线电源系统由四块电路板组成：

1. 源板（发射器或功率放大器）EPC9512：采用增强型、100 V额定的EPC8010 eGaN FET作为主功率级，100 V额定的EPC2038 eGaN FET作为同步自举FET，200 V额定的EPC2019 eGaN FET用于SEPIC预调节器。
2. 符合AirFuel Class 4标准的源线圈（发射线圈）：与EPC9512放大器预调谐，工作频率为6.78 MHz。
3. 符合AirFuel Alliance Category 3标准的接收设备EPC9513：包括基于高频肖特基二极管的全桥整流器、直流平滑电容器和5 V调节器。
4. 符合AirFuel Alliance Category 5标准的接收设备EPC9514：包括基于高频肖特基二极管的全桥整流器、直流平滑电容器和19 V调节器。

性能参数

不同电路板的性能参数如下：	电路板	参数	条件	最小值	最大值	单位
EPC9512	总线输入电压范围 - 预调节器模式	也用于旁路模式的逻辑电源	17.4	24	V
	放大器输入电压范围 - 旁路模式		0	80	V
	开关节点输出电压			80	V
	开关节点输出电流（每个）			1.8*	A
EPC9513	未调节输出电压			38	V
	未调节输出电流			1.5*	A
	输出电压范围	VUnreg_min = 8.3 V	4.8	5.1	V
	输出电流范围	VUnreg_min = 8.3 V	0	1*	A
EPC9514	未调节输出电压		12.5	48	V
	未调节输出电流			1.4*	A
	输出电压范围	VUnreg_min = 8.3 V	18.75	19.25	V
	输出电流范围	VUnreg_min = 12.5 V	0	1.4*	A

注：*实际最大电流受工作温度限制。

详细描述

放大器板（EPC9512）

EPC9512 ZVS类D放大器采用预调节器，通过三个反馈参数控制无线功率放大器：线圈电流大小（由绿色LED指示）、放大器消耗的直流功率（由黄色LED指示）和放大器的最大电源电压（由红色LED指示）。预调节器可根据这些参数调整供给ZVS类D放大器的电压，确保系统在不同负载条件下稳定运行。

放大器板具有以下特点：

• 多种工作模式：可通过跳线设置在单端或差分模式下运行。单端模式提供更高的放大器效率，但虚阻抗驱动能力较低；差分模式能够驱动1 Ω至56 Ω和±35j Ω的阻抗范围，并保持1.375 (A_{RMS})的线圈电流或输送高达33 W的功率。
• ZVS定时调整：ZVS类D放大器的定时调整电路可独立设置，以确保最高效率。通过选择R71、R72、R77和R78或P71、P72、P77和P78的值，可以实现ZVS过渡的正确时间设置。
• 附加保护功能：输入电压设有欠压锁定电路，防止放大器在电压不足时启动。此外，还配备了钳位二极管，保护电路板免受输入电压过压和意外反极性连接的影响。
• 开关键控（OOK）调制：通过在J76施加调制信号，可以实现OOK调制。调制信号应与振荡器信号同步，以避免直流电压偏移和其他谐波产生问题。

源线圈

源线圈符合AirFuel Class 4标准，其匹配网络仅包括串联调谐，采用差分方式连接，以实现平衡连接和降低电容器电压。

设备板

EPC9513和EPC9514设备板包括设备线圈的调谐电路、用于EMI抑制的共模扼流圈、高频整流器和基于SEPIC转换器的输出调节器。设备板具有有限的过压保护功能，当接收线圈放置在高功率发射器上方且距离发射线圈过近，且负载连接较少时，TVS二极管会钳位未调节电压，红色LED会亮起指示过压。

设备板可以在有或无调节器的情况下运行，调节器可通过插入跳线到JP50位置来禁用。在调节模式下，控制器确保无线电源系统的稳定运行，并具有过流保护功能。

快速启动步骤

EPC9129演示系统易于设置和评估eGaN FET在无线电力传输应用中的性能。可以通过以下两种方法操作EPC9512：

使用预调节器

1. 确保整个系统完全组装好，安装跳线JP1，并连接源线圈和带负载的设备线圈。
2. 关闭电源，将主输入电源总线连接到J1，注意电源连接器的极性。
3. 确保所有仪器都连接到系统。
4. 打开主电源电压至所需值（19 V）。
5. 确认操作后，观察放大器和设备板上的输出电压和其他参数。
6. 关机时，请按相反顺序操作。

绕过预调节器

1. 确保整个系统完全组装好，移除跳线JP1并安装到JP50，以禁用预调节器并将EPC9512放大器置于旁路模式。连接源线圈和带负载的设备线圈。
2. 关闭电源，将主输入电源总线 (+VIN) 连接到JP1的底部引脚，将接地连接到J1的接地端。
3. 关闭电源，将控制输入电源总线连接到J1，注意电源连接器的极性。
4. 确保所有仪器都连接到系统。
5. 打开控制电源，确保电源在19 V范围内。
6. 打开主电源电压至所需值（建议从0 V开始，不要超过绝对最大电压80 V）。
7. 确认操作后，在工作范围内调整主电源电压，并观察放大器和设备板上的输出电压、效率和其他参数。
8. 关机时，请按相反顺序操作，先将主电源电压降至0 V，然后按步骤6至2操作。

热管理和注意事项

热管理

EPC9129演示系统展示了EPC8010、EPC2019、EPC2038和EPC2016C在无线能量传输应用中的性能。虽然电气性能优于传统硅器件，但由于其尺寸较小，对热管理的要求更高。操作人员必须观察栅极驱动器和eGaN FET的温度，确保它们在数据手册规定的热极限范围内运行。

注意事项

• 避免与AirFuel兼容设备一起使用：EPC9129系统不与设备通信以正确设置所需的操作条件，因此不要与AirFuel兼容的设备板一起使用，否则可能导致设备板故障。
• 注意散热：设备上没有散热片，在实验评估过程中，可能会出现导致设备过热的情况。始终检查操作条件，并使用红外相机监测EPC设备的温度。
• 避免连接VNA：不要将EPC9512放大器板连接到矢量网络分析仪（VNA）上，否则会严重损坏VNA。

总结

EPC9129无线电源演示系统为电子工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发无线电力传输技术。其高效的设计、灵活的操作模式和丰富的保护功能，使其成为无线电力应用的理想选择。在使用过程中，工程师应注意热管理和操作安全，以确保系统的稳定运行。你在使用类似的无线电源系统时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。