架構驗證

4.1 量測方法說明

在量測方面，預計會使用Agilent公司之E4422B ESG-A系列類比信號產生器，

經由環型器(circulator)將反射訊號導向反射接收端，未反射的訊號則進入耦合電 感 傳送 到整 流器 輸入 端， 經由 整 流 後之訊 號 會使用 Tektronic公 司所出產之 MSO4034混合式示波器顯示並將整流訊號數值取出匯入電腦計算功率。由於 Al2O3載板尚未製作完成，本章預計會放上離散元件量測以及GIPD版本量測

無線能量傳輸系統

圖 4-1 量測架構示意圖

4.2 架構驗證

為了驗證本論文所採用的架構以及理論，我們先利用厚度為1000 m之FR4 玻璃纖維板製作耦合電感(圖 4-2)以及羅姆半導體(ROHM semiconductor)公司所 生產之離散元件二極體RB481K以及增強型場效電晶體RUE003N02來測試如圖 4-3的交叉式NMOS開關整流器功能。

Agilent E4422B Tektronics MSO4034

圖 4-2 實作在玻璃纖維板上之耦合電感

圖 4-3 利用羅姆半導體公司之二極體、場效電晶體實現之交叉式NMOS 開關 整流器

首先我們可由圖 4-4可以看見耦合電感由網路分析儀量到之量測結果， 感 值為148.9nH、 感值為490.6nH。互感M感值為130.8nH，耦合係數k為0.484。

NMOS Diode

9mm

9mm

(a)

(b)

圖 4-4 實作在玻璃纖維板上之耦合電感量測之(a)自感及互感及(b)耦合係數 k 接著我們利用E4422B ESG-A系列類比信號產生器當作訊號源，將訊號輸入 耦合電感輸入端，而耦合電感輸出端則接到MSO4034混合式示波器觀察輸出訊 號。如圖 4-5所示，其中輸入訊號頻率為20MHz、輸入訊號振幅為1V，負載為50 ， 輸出訊號振幅為0.85V。

圖 4-5 實作在玻璃纖維板上之耦合電感量測結果之輸出電壓

同樣地，利用相同的儀器，我們將耦合電感以及整流器透過SMA接頭聯結 起來驗證整流器電路功能，我們可以看到輸入訊號的確透過耦合電感傳輸，並且 經由交叉式NMOS開關整流器整流完成，輸入訊號源功率為10mW、頻率為 15MHz，負載為50 ，輸出訊號振幅為0.36V、輸出平均功率為1.020mW、轉換 效率為10.20%，如圖 4-6所示。

為了比較交叉式NMOS開關整流器與傳統橋式整流器的差異，我們用四個二 極體實作傳統橋式整流器，同樣經過耦合電感將訊號輸入傳統橋式整流器，其輸 入訊號功率為10mW、頻率為15MHz，負載為50 ，輸出訊號振幅為0.27V、輸出 平均功率為0.501mW、轉換效率為5.01%，如圖 4-7所示，由此二圖比較可得知，

在低輸入振幅訊號時，交叉式NMOS開關整流器的確可提升相當的輸出電壓，而 傳統橋式整流器由於需要導通兩個串聯二極體導致輸出電壓較小。

圖 4-6 利用離散元件合成之交叉式NMOS 開關整流器輸出電壓之量測結果

圖 4-7 利用離散元件合成之傳統橋式整流器輸出電壓之量測結果