E类功率放大器负载变化对工作特性的影响分析

E类功率放大器在实际工作情况下,终端负载可能偏离理论设计值,使功放工作特性发生改变,严重时甚至损坏开关管。本文从理论上对E类功放的电路参量进行了理论分析和推导,得到输出功率、工作效率和漏极电压等参数与负载之间的解析关系,并通过Saber电路仿真和实际电路测试进行了验证。分析结果表明,负载偏离最优负载时,输出功率下降,工作效率降低;当负载变低时,开关管漏极电压和电流峰值升高,使开关管电压和电流应力增加。本文得出的理论结果可确定E类功率放大器的负载容许变化范围,也为变负载条件下的E类功率放大电路设计和分析提供重要参考。     

高强度聚焦超声功率源的优化设计

高强度聚焦超声(HIFU)功率源直接影响HIFU治疗的有效性和安全性。受功率MOSFET极间电容和导通电阻等寄生参数的影响,基于E类功率放大电路的HIFU功率源实际工作特性常偏离理想条件下的理论设计值。本文在理论设计的基础上,结合功率MOSFET等效电路模型,采用Saber软件对HIFU功率源的E类放大电路进行仿真,得到了放大器最佳工作状态时的谐振回路参数。实验测试表明,优化后的功率源工作效率和特性有显著的提高。     

高强度聚焦超声换能器的宽带阻抗匹配

高强度聚焦超声(HIFU)治疗系统为实现从功率源到超声换能器的最大电功率传输,需在功率源与超声换能器之间设计阻抗匹配网络.无源器件匹配可实现超声换能器电阻抗的精确匹配,但其宽带匹配的解析设计理论较复杂.本文利用简化实频法对HIFU换能器进行了宽带匹配网络设计,采用Levenberg-Marquardt法对传输功率增益进行了优化,优化后的功率传输增益在200kHz的通带内为0.9左右,且较为平滑;针对HIFU换能器进行的宽带阻抗匹配和声功率测试表明,采用传输功率增益优化设计出的宽带匹配网络能有效拓宽换能器的工作频带.