無線供電新技術——直流共振方式（下）

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採用GaN FET實施動作實驗

作為直流共振方式的驗証實驗，下面來介紹一下採用GaN FET環路線圈的10MHz級共振電路的動作實驗（圖9）。

圖9：通過採用GaN FET和環路線圈的系統進行實驗本圖為系統的電路構成（a）和測量結果（b）。環路線圈間的距離為3mm，線圈間的磁耦合系數為k＝0.567。電氣和電磁場間的轉換效率約為75％以上。這比MIT於2007年發布的系統的33％大幅提高。

在實驗中，共振電容器採用村田制作所制造的高頻特性出色的中高壓積層陶瓷電容器，開關元件採用羅姆制造的試制品——脈沖為100V/20A、導通電阻為0.21Ω的常閉型GaN FET。上升、下降時間均為6ns，有望實現高速開關動作。使半徑為5cm，線徑為1mm的兩個供受電環路線圈靠近，以輸入電壓Vi＝60V，負載Ro＝50Ω進行了實驗。結果，開關頻率fs＝8.2MHz時，傳輸電力達到74.9W，系統整體電力效率達到73.3％（圖9（b））。

另外，輸入電壓為50V時，輸出電壓達到51.0V，傳輸電力達到52.0W，最高系統電力效率達到74.0％3）。雖然線圈間距dx隻有3mm，但由於是一重環路線圈，磁耦合系數k*比較小，為k＝0.567。不過，實現74∼75％的電力效率表示由電源電力向電磁場轉換的效率非常高。此外，通過改進供受電器件的形狀，可提高相對於傳輸距離的磁耦合系數。

*磁耦合系數k＝在通過供電器件形成的磁力線中，與受電器件交鏈的磁力線比例。