[实用新型]一种Class E结构的无线输电装置用高频电源设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线输电技术领域，特别是涉及一种高频电源设备。 

背景技术

无线输电这项前沿技术被认为是今后电力科技的发展发向，将带来人类生活和生产方式的重大变革，有着巨大的市场和发展前景。如家用电器、电动汽车、工业机器人、医疗器械、航空航天、油田矿井、水下作业、无线传感器网络及RFID等方面。 

目前，最具发展前景的无线输电技术是基于磁耦合共振方式的技术，由于现在该技术的设计工作频率多在1kHz到30MHz之间，而该技术中的高频电源为设计关键组件之一。现有技术多采用Colpitts电容三点式的振荡器作为高频电源，该方式的缺点是效率较低，从而影响了整个无线输电系统的效率。 

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型高效率的小体积高频电源设备解决方案，能有效实现千瓦级的功率输出，输出功率可调。 

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案： 

一种Class E结构的无线输电装置用高频电源设备，由电源保护电路、高频振荡单元、高速驱动单元、高频功率放大单元组成；电源保护电路为各单元提供工作电压，并为输入过压，高频功率放大单元过流和过热时提供保护，高频振荡单元产生一个高频信号送往高速驱动单元，再由高速驱动单元驱动高频功率放大单元进行放大输出，作为无线输电系统中的高频电源。 

进一步的，本实用新型的一种Class E结构的无线输电装置用高频电源设备中，所述高频功率放大单元是由增强型GaN功率FET组成的E类功率放大器。 

进一步的，本实用新型的一种Class E结构的无线输电装置用高频电源设备中，所述高速驱动单元采用独立源极与漏极输出(source and sink output)驱动。 

进一步的，本实用新型的一种Class E结构的无线输电装置用高频电源设备中，所述高频振荡单元使用石英晶体组成的串联振荡器，并通过一个D触发器调节振荡频率的占空比，以便调节输出的功率。 

进一步的，本实用新型的一种Class E结构的无线输电装置用高频电源设备中，所述电源保护电路设有温度，过压，限流保护，在异常情况时可以关断电源保护设备。 

进一步的，本实用新型的一种Class E结构的无线输电装置用高频电源设备中，所述高频功率放大单元包括1个或多个增强型GaN功率FET并联，1个高频扼流圈RFC，LC串联谐振电路。 

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 

在整个无线输电系统中，高频电源作为其关键部件之一，高频电源效率的高低直接影响整个无线输电系统的效率，本高频电源方案驱动电路使用了独立源极与漏极输出，驱动由增强型GaN功率FET组成的E类功率放大器，其中采用的GaN功率管，与采用传统的MOS功率管相比，具有更低的开关损耗和导通损耗，可极大的提高高频电源的效率，同时发热少，体积小。 

由于增强型GaN功率管可以承受极快的开关速率，采用增强型GaN功率管的E类功率放大 器，可以达到适合无线输电的工作频率范围要求，即达到1kHz到30MHz的工作频率范围。 

附图说明

图1为本实用新型系统的总体框图。 

图2为本实用新型中电源保护电路的电路结构示意图。 

图3为本实用新型中高频振荡单元的电路结构示意图。 

图4为本实用新型中高速驱动单元的电路结构示意图。 

图5为本实用新型中高频功率放大单元的电路结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明： 

本实用新型所提供的方法是采用直流电作为输入，产生一个高频信号输出到高速驱动单元，再由高速驱动单元去驱动由增强型GaN功率FET组成的E类功率放大器，实现高频电的输出。改变高频信号的占空比，实现高频振荡电源输出功率的调节。