Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2019 - zeszyt 9

Wzmacniacz klasy E ze zmienną impedancją obciążenia

Class E amplifier with variable load impedance

10.15199/48.2019.09.28

Mirosław MIKOŁAJEWSKI

nr katalogowy: 122085
10.15199/48.2019.09.28

Streszczenie

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.

Abstract

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

Keywords

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

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 122085 "Wzmacniacz klasy E ze zmi..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2019-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2019-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma