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采用GaN FET实施动作实验

作为直流共振方式的验证实验，下面来介绍一下采用GaN FET环路线圈的10MHz级共振电路的动作实验（图9）。

图9：通过采用GaN FET和环路线圈的系统进行实验本图为系统的电路构成（a）和测量结果（b）。环路线圈间的距离为3mm，线圈间的磁耦合系数为k＝0.567。电气和电磁场间的转换效率约为75％以上。这比MIT于2007年发布的系统的33％大幅提高。

在实验中，共振电容器采用村田制作所制造的高频特性出色的中高压积层陶瓷电容器，开关元件采用罗姆制造的试制品——脉冲为100V/20A、导通电阻为0.21Ω的常闭型GaN FET。上升、下降时间均为6ns，有望实现高速开关动作。使半径为5cm，线径为1mm的两个供受电环路线圈靠近，以输入电压Vi＝60V，负载Ro＝50Ω进行了实验。结果，开关频率fs＝8.2MHz时，传输电力达到74.9W，系统整体电力效率达到73.3％（图9（b））。

另外，输入电压为50V时，输出电压达到51.0V，传输电力达到52.0W，最高系统电力效率达到74.0％3）。虽然线圈间距dx只有3mm，但由于是一重环路线圈，磁耦合系数k*比较小，为k＝0.567。不过，实现74～75％的电力效率表示由电源电力向电磁场转换的效率非常高。此外，通过改进供受电器件的形状，可提高相对于传输距离的磁耦合系数。

*磁耦合系数k＝在通过供电器件形成的磁力线中，与受电器件交链的磁力线比例。