Details

Адаптивный усилитель мощности класса Е поддерживает постоянный уровень выходной мощности систем индуктивного питания медицинских имплантатов независимо от смещений передающей и принимающей катушек индуктивности. При проектировании данного усилителя одним из ключевых вопросов является исследование влияния нагрева и паразитных компонентов конденсаторов в нагрузочной цепи на адаптивную подстройку. В работе рассмотрены два способа реализации переменной шунтирующей емкости и переменной последовательной емкости в нагрузочной цепи усилителя мощности класса Е. В первом случае на месте каждой емкости использован массив конденсаторов NP0. Во втором случае обе переменные емкости реализованы в виде массивов конденсаторов X7R. В результате численного моделирования и эксперимента показано, что нагрев конденсаторов X7R в нагрузочной цепи адаптивного усилителя мощности класса Е ведет к уменьшению выходной мощности систем индуктивного питания. При использовании в рассматриваемом усилителе мощности конденсаторов NP0 уменьшение общей эффективности и выходной мощности систем индуктивного питания происходит в результате влияния паразитных компонентов этих конденсаторов, а нагрев этих конденсаторов на выходные характеристики систем индуктивного питания не влияет.

The adaptive class E power amplifier maintains the constant output power level of inductive supply systems for medical implants irrespective of the displacements of transmitting and receiving inductive coils. One of key issues while designing this amplifier is the investigation of impact of capacitors heating and parasitic components in the load network on adaptive tuning. In this work, two cases of realization of variable shunt and variable series capacitance in the load network of class E power amplifier are considered. In the first case, in the place of each capacitance an array of NP0 capacitors was used. In the second case, both variable capacitances were realized as arrays of X7R capacitors. The results of numerical simulation and experiment have shown that heating of X7R capacitors in the power amplifier load network leads to output power decrease in the inductive supply system. At the same time, when NP0 capacitors are used in the power amplifier under consideration the decrease of output power and overall efficiency of inductive supply systems is due to parasitic components of these capacitors, whereas the heating of these capacitors has no impact on output characteristics of inductive supply systems.