為了評估該開關在 WPT 阻抗匹配應用中的性能，Menlo Microsystems 和Solace Power創(chuàng)建了電路和電氣環(huán)境類似于 Solace 的 Equus 系統(tǒng)。Solace WPT 方法采用獲得專利的諧振電容耦合技術，可在固定或可變距離情況下以 13.56 MHz 傳輸高達 150 W 的射頻功率。

它可用于在距發(fā)射器約 25 厘米(10 英寸)的距離內為設備供電或充電，并且不會加熱能量場中的金屬物體。它可以適應發(fā)射器和接收器的錯位，使其比其他方法更靈活。天線結構可以像一張箔片一樣薄，并且可以是保形的，允許它集成在主機產品的外部。

該測試評估了具有 75 W 射頻發(fā)射功率的可變阻抗匹配網絡中的開關。阻抗匹配電路由幾個固定電抗元件和兩個可變并聯電容器支路組成，每個支路由六個并聯電容器組成。兩個 MM3100 開關用于通過高速切換電路中的電容器進出電路來實現這些可變電容器。匹配網絡嘗試將變化的無線鏈路阻抗轉換為最佳阻抗 Zo = 50 Ω。轉換后的阻抗會加載發(fā)射機的電力電子設備，使其越接近 Zo，就能實現最大輸出功率。

可傳輸的功率量與負載匹配網絡的最大阻抗之間存在直接關系。發(fā)射功率水平和開關的額定電壓都對可以匹配的最大阻抗進行了限制。發(fā)射功率為 75 W，由于該電路中的 MM3100 的最大電壓為 141 Vrms，因此最大負載阻抗為 265 Ω。

一個原型 PCB 與另一個帶有微處理器的小板一起設計和制造，該微處理器控制 MM3100 的 SPI(串行外圍接口)開關。構建了一組諧振器并將其調諧到 13.56 MHz，每個諧振器由兩個電容板、兩個串聯諧振電感器和巴倫變壓器組成。該測試使用了 100、120、140、160、180 和 200 毫米的諧振器間距。

通過將諧振器定位在所需的間距，然后改變可變電容器支路 1 和 2，并在矢量網絡分析儀上測量得到的輸入阻抗，可以找到每個諧振器位移和相應負載阻抗的最佳阻抗匹配(最低反射系數)直到獲得最佳匹配。

在測試的工作范圍內驗證良好的阻抗匹配后，通過向網絡注入 75 W 的射頻功率，進行功率測試以評估 MM3100 開關的功率處理能力。由于這些分支上的電壓必須低于 MEMS 開關的最大額定電壓，因此使用示波器測量兩個可變電容器分支上的電壓，并將結果與通過建模獲得的結果進行比較。對于每個諧振器位移，應用最佳可變電容器組合，并通過測量輸入電壓和電流來監(jiān)測輸入射頻功率。事實證明，所有諧振器分離的實際結果與模擬結果幾乎相同。

任何 WPT 系統(tǒng)的一個重要考慮因素是獲得最高的端到端效率，原因從監(jiān)管要求到熱管理。因此，還測量了所提出的阻抗匹配解決方案的效率，并與建模結果進行了比較。匹配網絡中損耗的主要來源是網絡電感器的有效串聯電阻 (ESR)。每個電感器的損耗取決于 ESR 和流經電感器的電流。

另一個損耗源是開關導通電阻中消耗的功率，對于 MM3100，該功率約為 0.5 Ω。隨著可變電容器支路上的電壓增加，通過開關的電流對于每個接通的可變電容器都會增加。由于分支電抗較低，電容較大的分支具有較大的電流。也就是說，MM3100 中的損耗取決于支路電壓、支路電容和開通的支路數量。

總之，應用于簡單阻抗匹配網絡的 MEMS 開關證明了它能夠在 100 到 200 mm 的諧振器對之間的距離上轉換寬且變化的阻抗范圍，這在 Solace Equus 諧振電容耦合 WPT 系統(tǒng)中會遇到的典型情況. MM3100 可提供 75 W 的發(fā)射功率水平和 141 Vrms 的電壓，因為開關本身可以承受高功率和電壓水平。對阻抗匹配精度、設備支路電壓和射頻效率進行了測量，這些測量結果與模型計算得到的結果一致。在最壞情況下測得的解決方案射頻效率超過 95%，在最佳條件下超過 97%。