본 논문에서는 220 V의 AC 전원을 공급받아 13.56 MHz의 RF 신호를 출력하는 고효율, 고출력 Class E 전력송신기를 설계하였다. 송신기는 AC-DC 변환기와 class E 전력 증폭기로 구성된다. 설계된 AC-DC 변환기는 220V/60 Hz의 가정용 전원을 공급 받아서 약 290 V의 DC 전압을 출력한다. 이때, AC-DC 변환기는 98.03 %의 매우 높은 변환 효율을 가진다. 변환 효율을 최대로 하기 위하여 별도의 DC-DC 변환기를 사용하지 않고, AC-DC 변환기의 출력 전압을 주 전력 증폭기의 드레인 바이어스 전압으로 사용하였다. 또한, class E 전력 증폭기의 전력손실을 최소화하기 위해 high-Q 인덕터를 제작하였다. 측정 결과, 13.56 MHz에서 동작하는 class E 전력 증폭기는 최대 출력 전력 323.6 Watt에서 84.2 %의 PAE(Power-Added Efficiency)를 가진다. AC-DC 변환기를 포함한 class E 전력 송신기는 323.6 Watt에서 82.87 %의 매우 높은 효율 특성을 나타낸다.
This paper presents a design of high-efficiency and high-power class E power transmitter. The transmitter is composed of 300 Watt class E power amplifier and AC-DC converter. The AC-DC converter converts 220 V and 60 Hz AC to a 290 V DC. The generated DC voltage is directly applied to a bias of the class E power amplifier. Because the converter does not have DC-DC converter unit, it has very high conversion efficiency of about 98.03 %. To minimize the loss at the output of the power amplifier, high-Q inductor was implemented and deployed to the output resonant circuit. As a result, the 13.56 MHz class E power amplifier has a high power-added efficiency of 84.2 % at the peak output power of 323.6 W. The overall efficiency of class E power transmitter, including the AC-DC converter, is as high as 82.87 %.
