智能手機(jī)和電動(dòng)車(chē)無(wú)線(xiàn)充電需求激增，目前普及的Qi標(biāo)準(zhǔn)（100-300kHz）速度慢、距離短、易過(guò)熱，更高頻的AirFuel標(biāo)準(zhǔn)（6.78MHz）受限于目前的高頻同步整流技術(shù)無(wú)法廣泛應(yīng)用。近日，上?？萍即髮W(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院智慧電氣科學(xué)中心（CiPES）傅旻帆團(tuán)隊(duì)提出了一種基于數(shù)字控制的高效同步整流方法，實(shí)現(xiàn)高效6.78MHz同步整流，大幅簡(jiǎn)化電路，降低成本與門(mén)檻。

圖1 高頻無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)示意圖

整流電路作為無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)（圖1）最末級(jí)關(guān)鍵拓?fù)?，用于將高頻交流能量轉(zhuǎn)換為設(shè)備所需的直流能量，在系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用。然而目前廣泛應(yīng)用的高效同步整流方法無(wú)法應(yīng)用于高頻兆赫茲系統(tǒng)，低效的二極管被動(dòng)整流方案制約了高頻無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的發(fā)展。

圖2 同步整流電路及其控制框架

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)提出基于數(shù)字控制的高頻同步整流方法，并研制60W同步整流器，峰值效率高達(dá)97.7%，比二極管方案提升超5%，系統(tǒng)最高溫僅52.8°C。輸入電壓突變或負(fù)載劇烈跳變時(shí)響應(yīng)平穩(wěn)，輸出電壓無(wú)振蕩，魯棒性強(qiáng)。效率也遠(yuǎn)超當(dāng)前的同步整流IC（其效率下在6.78MHz時(shí)僅為94%）。  

圖3 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)圖

該成果以“Synchronous Bridge Rectifier for MHz Resonant Converter Based on Digital Control”為題發(fā)表于IEEE Transactions on Power Electronics。上科大信息學(xué)院2023級(jí)博士生汪鑫林為第一作者，傅旻帆教授為通訊作者，上海科技大學(xué)為第一完成單位。

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11037550