信息学院傅旻帆课题组提出高效兆赫兹同步整流方案

智能手机和电动车无线充电需求激增，目前普及的Qi标准（100-300kHz）速度慢、距离短、易过热，更高频的AirFuel标准（6.78MHz）受限于目前的高频同步整流技术无法广泛应用。近日，上海科技大学信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）傅旻帆团队提出了一种基于数字控制的高效同步整流方法，实现高效6.78MHz同步整流，大幅简化电路，降低成本与门槛。

图1 高频无线充电系统示意图

整流电路作为无线充电系统（图1）最末级关键拓扑，用于将高频交流能量转换为设备所需的直流能量，在系统中起关键作用。然而目前广泛应用的高效同步整流方法无法应用于高频兆赫兹系统，低效的二极管被动整流方案制约了高频无线充电技术的发展。

图2 同步整流电路及其控制框架

针对这一挑战，团队提出基于数字控制的高频同步整流方法，并研制60W同步整流器，峰值效率高达97.7%，比二极管方案提升超5%，系统最高温仅52.8°C。输入电压突变或负载剧烈跳变时响应平稳，输出电压无振荡，鲁棒性强。效率也远超当前的同步整流IC（其效率下在6.78MHz时仅为94%）。  

图3 系统动态验证实验图

该成果以“Synchronous Bridge Rectifier for MHz Resonant Converter Based on Digital Control”为题发表于IEEE Transactions on Power Electronics。上科大信息学院2023级博士生汪鑫林为第一作者，傅旻帆教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11037550