Wzmacniacz klasy E ze zmienną impedancją obciążenia

• Autorzy: Mikołajewski Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.09.28

Warianty tytułu

EN

Class E amplifier with variable load impedance

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W wielu zastosowaniach rezonansowych wzmacniaczy klasy E np. nagrzewnicach indukcyjnych, przetwornicach napięcia stałego, bezprzewodowych ładowarkach itp. wymagana jest praca układu ze zmienną impedancji obciążenia i wysoką sprawnością energetyczną. W artykule przedstawiono wyniki analizy pracy wzmacniacza klasy E zaprojektowanego dla warunków optymalnych, sinusoidalnego prądu wyjściowego oraz unormowanego czasu włączenia tranzystora kluczującego D=0,5 w warunkach zmian zarówno impedancji obciążenia jak i częstotliwości pracy.

EN

In industrial applications such as e.g. induction heaters, dc/dc converters and wireless battery chargers Class E ZVS resonant amplifiers are often required to operate efficiently with variable both load impedance and operation frequency. The paper presents analysis results for the basic Class E ZVS amplifier designed for nominal operation with a sinusoidal output current and normalized transistor on-time D=0.5 loaded with variable impedance and operated at regulated frequency.

Słowa kluczowe

PL

wzmacniacz klasy E; falownik rezonansowy; kluczowanie ZVS; regulacja mocy wyjściowej

EN

class E amplifier; resonant inverter; ZVS switching; output power control

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 9
• Strony: 136--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Mikołajewski Mirosław

• Politechnika Warszawska, Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa

Bibliografia

• [1] Kazimierczuk M. K: RF Power Converters, Wiley, NY, 2008
• [2] Acar M., Johan A., Nauta B., Generalized design equations for Class-E power amplifier with finite dc feed inductance, Proc. 36th Europ. Microwave Conf. (2006),1308-1311.
• [3] Suetsugu T., Kazimierczuk, M. K., „Design procedure of class-E amplifier for off-nominal operation at 50% duty ratio”, IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, 53 (2006), n.7, 1468-1476
• [4] Suetsugu T., Kazimierczuk, M. K., Off-nominal operation of class-E amplifier at any duty ratio, IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, 54 (2007), n.6, 1389-1397
• [5] Nagashima T., Wei X., Sekiya H., Kazimierczuk M. K.,. Power conversion efficiency of Class-E power amplifier outside nominal operations, Proc. IEEE ISCAS, 2011, 749-752
• [6] Hayati M., Lotfi A., Kazimierczuk M. K., Sekiya H., Generalized design considerations and analysis of Class-E amplifier for sinusoidal and square input voltage waveforms, IEEE Trans. on Ind. Electr. vol. 62(2015), n.1, 211-220
• [7] Ayachit A., Corti F., Reatii A., Kazimierczuk M. K., Zero-voltage switching operation of transformer Class-E inverter at any coupling coefficient, IEEE Trans. on Ind. Electron., 66 (2019), n.3, 1809-1819
• [8] Mikołajewski M., A Transformer Class-E amplifier, Archives of Electrical Eng. 63 (2014), n.4, 621-633
• [9] Kaczmarczyk Z., A high-efficiency Class E inverter – computer model, laboratory measurements and Spice simulation, Bulletin of the Polish Acad. of Sciences, Tech., Scien., 55 (2007), n.4, 411-417
• [10] Hayati M., Roshani S., Roshani S., Kazimierczuk M. K., Design of Class E power amplifier with new structure and flat top switch voltage waveform, IEEE Trans. Power Electron., 33 (2018), n.3, 2571-2579
• [11] Hayati M., Lofti A., Kazimierczuk M. K., Modeling and analysis of Class-E amplifier with a shunt inductor at sub-nominal operation for any duty ratio, IEEE Trans. on Circuits Syst. I, Reg. Papers, 61 (2014), n.4, 987-1000
• [12] Abulet M., Zulinski R. E., Effect of switch duty ratio on the performance of Class-E amplifiers and frequency multipliers, IEEE Trans. Circuits Syst. I, Fundam. Theory Appl. 45 (1998), n.4, 325-335.
• [13] Hayati M., Lofti A., Kazimierczuk M. K., Analysis and design of Class-E power amplifier with MOSFET parasitic linear and nonlinear capacitances at any duty ratio, IEEE Trans. Power Electron., 28 (2013), n.11, 5222-5232
• [14] Raab F. H: Effects of circuit variations on the Class E tuned power amplifier, IEEE J. Solid-State Circuits Syst. vol. SC-13, n.2 (1978), 239-247
• [15] Redl R., Molnar B., Sokal O. N., Class E resonant regulated dc/dc power converters: analysis of operations, and experimental results, IEEE Trans. Power Electron., vol.PE-1 (1986), n.2, 111-120
• [16] Nagashima T., Wei X., Sekiya H., Kazimierczuk M. K.,. Waveform equations, output power, and power conversion efficiency for class-E inverter outside nominal operation, IEEE Trans. Ind. Electron., 61 (2014), n.4, 1799-1810
• [17] Nagashima T., Wei X., Bou E., Alarcon E., Kazimierczuk M. K., Steady-state analysis of isolated class-E2converter outside nominal operation, IEEE Trans. Ind. Electron. 64 (2017), n.4, 3227-3238
• [18] Grzesik B., Kaczmarczyk Z., Junak J., A Class E inverter- the influence of inverter parameters on its characteristics, 27th PESC, 1996
• [19] Roslaniec L., Jurkov A. S., Bastami A. A., Perreault D. J., Design of single-switch inverters for variable resistance/load modulation operation, IEEE Trans. Power Electron. 30 (2015), n.6, 3200-3214
• [20] Stoecklin S., Volk T., Yousaf A., Reindl L., A programmable and self-adjusting Class E amplifier for efficient wireless powering of biomedical implants, 37th Ann. Int. Conf. of the IEEE EMBC (2015)
• [21] Li Y., Ruan X., Zhang L., Dai J., Jin, Q., Variable switching frequency on-off control for Class E dc/dc converter, IEEE Trans. on Power Electron., 2018
• [22] Petreus D., Grama A., Cadar S., Plaian E., Rusu A., Design of a plasma generator based on E power amplifier and impedance matching, Proc. of 12th Int. Conf. OPTIM(2010), 1317-1322.
• [23] Wardzyn Z., Skała A., Świątek B., Klempka R., Kieroński R., ZVS single-switch inverter for induction heating – optimum operation, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), n.2, 32-35
• [24] Harada K., W. Gu J., Murata K., Controlled resonant converters with switching frequency fixed, Proc. PESC 1987
• [25] Mikołajewski M., Wysokosprawne układy przetwarzające energię w.cz. z regulatorami synchronicznymi, Mat. I Kraj. Konf. Elektroniki (KKE), 2002, 319-324
• [26] Suetsugu T., Wei X., Kuga S., Oyama N., Switched capacitor discrete control of Class E amplifier to achieve nominal operation, IEEJJ our. of Ind. App. vol. 4(2015), n.4, 402-408

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).