电力电子变换器宽禁带器件在无线充电系统中的应用技术设计.docx

更新时间：2026-09-11 08:41:46 大小：37K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：无线充电宽禁带器件 GaN HEMT SiC MOSFET 高频逆变器 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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电力电子变换器宽禁带器件在无线充电系统中的应用技术设计

1 引言

无线充电系统通过磁耦合在发射线圈和接收线圈之间传输能量，工作频率从数十kHz到数MHz。GaN HEMT在无线充电系统中优势显著，特别是电动汽车无线充电（85 kHz）和消费电子无线充电（100~200 kHz）中，GaN HEMT的效率远高于Si MOSFET。在更高频率的谐振式无线充电（6.78 MHz）中，GaN HEMT是唯一可行的功率器件选择。本章将系统阐述SiC和GaN器件在无线充电系统中的应用技术，包括高频逆变器拓扑、谐振网络设计、效率优化方法，为宽禁带无线充电系统设计提供系统指导。

2 高频逆变器拓扑

2.1 全桥逆变器

全桥逆变器是无线充电系统发射端最常用的拓扑，使用四个开关管将直流电转换为高频交流电。在85 kHz的电动汽车无线充电中，SiC MOSFET的全桥逆变器效率可达99%以上，在6.78 MHz的消费电子无线充电中，GaN HEMT的全桥逆变器可实现高效率。全桥逆变器在轻载时使用非对称调制或突发模式，保持高效率，在宽负载范围内，全桥逆变器效率可保持在95%以上。

2.2 单管谐振逆变器

在低功率无线充电中，单管谐振逆变器（Class E或Class Φ2）可简化电路，GaN HEMT在单管谐振逆变器中可在10~50 MHz实现高效率。Class E逆变器，使用单个GaN HEMT和LC谐振网络，在开关管上实现零电压开关（ZVS），效率可达90%以上，适合低功率（<100 W）无线充电。Class Φ2逆变器，在Class E的基础上增加谐波控制网络，在宽负载范围内保持ZVS，效率更高。

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