Circuito caricabatteria wireless ad alta corrente

In questo articolo impariamo come progettare e realizzare il proprio circuito di carica batteria wireless ad alta corrente personalizzato utilizzando il concetto di trasferimento di potenza wireless.

introduzione

In molti dei miei articoli precedenti ho discusso in modo esauriente del trasferimento di potenza wireless, in questo articolo faremo un passo avanti e proveremo a imparare come progettare una versione ad alta corrente dello stesso che può essere applicato per qualsiasi operazione di trasferimento wireless ad alta potenza come per caricare la batteria di un'auto elettrica, ecc. L'idea di ottimizzare un circuito di trasferimento di potenza wireless è abbastanza simile a ottimizzare un circuito di riscaldamento a induzione , in cui entrambi i concetti possono essere visti utilizzando l'ottimizzazione del loro stadio del serbatoio LC per ottenere la potenza di uscita desiderata con la massima efficienza possibile.

Il progetto può essere implementato utilizzando le seguenti fasi del circuito di base in esso:

Il circuito del trasmettitore includerà:

1) Un oscillatore a frequenza regolabile.
2) Un circuito a mezzo ponte o a ponte intero (preferibilmente)
3) Stadio driver BJT / Mosfet.
4) uno stadio del circuito LC

La fase del circuito del ricevitore includerà:

1) Solo lo stadio del circuito LC.

Un circuito di esempio per il caricabatterie wireless ad alta corrente proposto può essere visto nello schema seguente, per semplicità ho eliminato l'uso di un circuito full bridge o half bridge, piuttosto ho incorporato un normale circuito IC 555.

Il design sopra rappresenta il circuito trasmettitore del circuito caricabatterie wireless ad alta potenza utilizzando un circuito PWM IC 555.

Qui l'output potrebbe essere un po 'inefficiente poiché il processo di conduzione è unilaterale e non di tipo push pull.

Tuttavia, se questo circuito è ottimizzato correttamente, ci si può aspettare un discreto trasferimento di potenza ad alta corrente.

Ricorda che il filo all'interno della bobina non deve essere un filo unipolare spesso, piuttosto un mucchio di molti fili sottili. Ciò consentirà un migliore assorbimento della corrente e quindi una maggiore velocità di trasferimento.

Come funziona

L'IC 555 è fondamentalmente configurato nella sua modalità PWM standard che può essere regolata utilizzando il potenziometro 5K mostrato, c'è un altro resistore regolabile sotto forma di potenziometro 1M che può essere utilizzato per ottimizzare la frequenza e il grado di risonanza del circuito.

Il potenziometro PWM potrebbe essere utilizzato per regolare il livello di corrente mentre l'1M per aumentare il livello di risonanza del circuito del serbatoio LC.

Il circuito del serbatoio LC può essere visto collegato con il transistor 2N3055 che alimenta questo stadio LC con una frequenza corrispondente alla sua frequenza di base dal pin n. 3 dell'IC.

Come selezionare i componenti LC.

La selezione ottimale delle parti LC può essere ottenuta seguendo le istruzioni fornite in questo articolo che spiega come ottimizzare la frequenza di risonanza di una rete di serbatoi LC .

Fondamentalmente se conosci il valore della frequenza e L o C, il parametro sconosciuto può essere facilmente calcolato utilizzando la formula suggerita o questo Software di calcolo della risonanza LC .

Il circuito del ricevitore

La bobina per il circuito del ricevitore per questo caricabatterie wireless ad alta corrente è esattamente simile alla bobina del trasmettitore. Ciò significa che puoi semplicemente utilizzare una singola bobina in esecuzione continua dall'inizio alla fine e aggiungere un condensatore risonante su questi terminali.

Assicurati che i valori LC siano esattamente simili ai valori Tx LC. La configurazione può essere vista nella seguente immagine:

Viene introdotto il transistor 2N2222 per assicurarsi che durante la regolazione della risonanza, il 2N3055 non sia mai soggetto a una situazione di sovracorrente. Nel caso in cui ciò si verifichi, la sovracorrente sviluppa una quantità equivalente di trigger su Rx sufficiente per attivare il 2N2222, che a sua volta mette in cortocircuito la base del 2N3055 a terra impedendogli di condurre ulteriormente e quindi prevenendo il dispositivo da un possibile danno.

Rx può essere calcolato utilizzando la seguente formula:

Rx = 0.6 / Limite di corrente massimo del transistor (o trasferimento di potenza wireless)

Aggiunta di un regolatore di tensione per caricare la batteria:

Nello schema sopra, l'uscita dal ricevitore deve essere collegata con un circuito regolatore di tensione come l'utilizzo di un circuito LM338 o un circuito del controller opamp per assicurarsi che l'uscita possa essere alimentata in sicurezza alla batteria prevista per caricarla.

Se hai ulteriori domande, sentiti libero di esprimerle attraverso i tuoi commenti.

Layout PCB