Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor

Selectați Sistemul De Operare Alegeți Un Program De Proiecție (Opțional)

Descrie -Ți Problema

Tranzistorul cu efect de câmp de oxid de metal și semiconductor este cel mai frecvent fabricat cu oxidare controlată de siliciu. În prezent, acesta este cel mai des folosit tip de tranzistor, deoarece funcția principală a acestui tranzistor este de a controla conductibilitatea, altfel cât de mult curent poate furniza între bornele sursă și dren ale MOSFET-urilor depinde de suma tensiunii aplicate la borna de poartă. Tensiunea aplicată terminalului porții produce un câmp electric pentru a controla conducerea dispozitivului. MOSFET-urile sunt folosite pentru a realiza diferite circuite de aplicație, cum ar fi convertoare DC-DC, control motor, Invertoare , Transfer de putere fără fir , etc. Acest articol discută despre modul de proiectare a unui circuit de transfer de putere fără fir utilizând o eficiență ridicată MOSFET .

Transfer de putere fără fir cu MOSFET

Conceptul principal al acestuia este proiectarea unui sistem WPT (transfer fără fir de putere) cu MOSFET și cuplaj inductiv rezonant pentru controlul transmisiei de putere între o bobină Tx și Rx. Acest lucru se poate face cu încărcarea bobinei de rezonanță de la AC, după care transmiterea alimentării ulterioare la sarcina rezistivă. Acest circuit este util în încărcarea unui dispozitiv de putere redusă foarte rapid și puternic prin cuplarea inductivă fără fir.

Transmisia de putere fără fir poate fi definită ca; transmiterea energiei electrice de la sursa de energie la o sarcină electrică pe o distanță fără cabluri sau sârmă conducătoare este cunoscută sub denumirea de WPT (transmisia de putere fără fir). Transferul de putere fără fir face o schimbare extraordinară în domeniul ingineriei electrice, care elimină utilizarea cablurilor convenționale de cupru și, de asemenea, firele care transportă curent. Transmisia de putere fără fir este eficientă, fiabilă, cu costuri de întreținere reduse și rapidă pentru distanță lungă sau scurtă. Acesta este folosit pentru a încărca fără fir un telefon mobil sau o baterie reîncărcabilă.

Componente necesare

Transferul de putere fără fir cu un circuit MOSFET include în principal secțiunea transmițător și secțiunea receptor. Componentele necesare pentru realizarea secțiunii transmițătorului pentru transferul de putere fără fir includ în principal; sursa de tensiune (Vdc) – 30V, condensator-6,8 nF, bobine RF (L1 și L2) este 8,6 μH și 8,6 μH, bobina emițător (L) – 0,674 μH, rezistențe R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, condensatorul C funcționează ca un condensator rezonant, diode D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 și MOSFET Q2-IRF540

Componentele necesare pentru realizarea unei secțiuni de receptor pentru transferul de putere fără fir includ în principal; diode D1 la D4 – D4007, Rezistor (R) – 1k ohm, regulator de voltaj IC – LM7805 IC, bobină receptor (L) – 1.235μH, condensatoare precum C1 – 6.8nF și C2 este 220μF.

Transfer de putere fără fir cu conexiuni MOSFET

Conexiunile secțiunii transmițătorului de transfer de putere fără fir urmează după cum urmează:

Circuitul transmițător de transfer de putere fără fir

Borna pozitivă a rezistenței R1 este conectată la o sursă de tensiune de 30 V, iar cealaltă bornă este conectată la LED. Terminalul catodic al LED-ului este conectat la GND printr-un rezistor R2.
Terminalul pozitiv al rezistenței R3 este conectat la o sursă de tensiune de 30V și un alt terminal este conectat la terminalul de poartă al MOSFET. Aici, terminalul catodic al LED-ului este conectat la terminalul de poartă al MOSFET.
Borna de scurgere a MOSFET este conectată la sursa de tensiune prin borna pozitivă a diodei și inductor „L1”.
Terminalul sursă al MOSFET este conectat la GND.
În inductorul „L1” un alt terminal este conectat la terminalul anod al diodei D2, iar terminalul său catod este conectat la rezistența R3 prin condensatorii „C” și inductorul „L”.
Borna pozitivă a rezistorului R4 este conectată la sursa de tensiune, iar cealaltă bornă a rezistorului este conectată la borna de poartă a MOSFET prin bornele anodului și catodic ale diodelor D1 și D2.
Borna pozitivă „L2” a inductorului este conectată la sursa de tensiune, iar cealaltă bornă este conectată la borna de scurgere a MOSFET prin borna anodului diodei „D2”.
Terminalul sursă al MOSFET este conectat la GND.

Conexiunile secțiunii receptorului de transfer de putere fără fir urmează după cum urmează:

Circuitul receptorului de transfer de putere fără fir

Bornele pozitive ale inductorului „L”, condensatorului „C1” sunt conectate la terminalul anod al lui D1, iar celelalte terminale ale inductorului „L”, condensatorul „C1” sunt conectate la borna catodului lui D4.
Terminalul anodului diodei D2 este conectat la terminalul catodului diodei D3, iar terminalul anodului diodei D3 este conectat la terminalul anodului diodei D4.
Terminalul catodului diodei D2 este conectat la terminalul catodului diodei D1, iar terminalul anodului diodei D1 este conectat la alte terminale ale inductorului „L” și condensatorului „C1”.
Borna pozitivă „R” a rezistorului este conectată la bornele catodice ale D1 și D2, iar celelalte terminale ale unui rezistor sunt conectate la o bornă anod a LED-ului, iar borna catodă a LED-ului este conectată la GND.
Borna pozitivă a condensatorului C2 este conectată la o bornă de intrare a LM7805 IC, celălalt terminal al său este conectat la GND, iar pinul GND LM7805 IC este conectat la GND.

Lucru

Acest circuit de transfer de putere fără fir include în principal două secțiuni emițător și receptor. În această secțiune, bobina transmițătorului este realizată cu sârmă emailată de 6 mm sau sârmă magnetică. De fapt, acest fir este un fir de cupru cu un strat subțire de izolație. Diametrul bobinei transmițătorului este de 6,5 inchi sau 16,5 cm și 8,5 cm lungime.

Circuitul secțiunii transmițătorului include o sursă de alimentare CC, o bobină transmițător și un oscilator. O sursă de curent continuu oferă o tensiune de curent continuu stabilă care este dată ca intrare în circuitul oscilator. După aceea, schimbă tensiunea DC în putere AC cu frecvență înaltă și este transmisă bobinei de transmisie. Din cauza curentului AC cu frecvență înaltă, bobina transmițătorului se va energiza pentru a produce un câmp magnetic alternativ în interiorul bobinei.

Bobina receptorului din secțiunea receptorului este realizată cu sârmă de cupru 18 AWG care are un diametru de 8 cm. În circuitul secțiunii receptorului, bobina receptorului primește acea energie ca tensiune alternativă indusă în bobina sa. Un redresor din această secțiune a receptorului schimbă tensiunea de la AC la DC. În cele din urmă, această tensiune de curent continuu modificată este furnizată sarcinii pe întregul segment al controlerului de tensiune. Funcția principală a unui receptor de putere wireless este de a încărca o baterie de putere redusă prin cuplare inductivă.

Ori de câte ori sursa de alimentare este furnizată circuitului transmițătorului, apoi surse de curent continuu prin cele două părți ale bobinelor L1 și L2 și către bornele de scurgere a MOSFET-urilor, atunci tensiunea va apărea la bornele de poartă ale MOSFET-urilor și încearcă să pornească tranzistoarele. .

Dacă presupunem că primul MOSFET Q1 este pornit, atunci tensiunea de scurgere a celui de-al doilea MOSFET va fi fixată aproape de GND. Simultan, al doilea MOSFET va fi în stare oprită, iar tensiunea de scurgere a celui de-al doilea MOSFET va crește până la vârf și va începe să scadă din cauza circuitului rezervorului creat de condensatorul „C” și bobina primară a oscilatorului pe parcursul unei singure jumătăți de ciclu.

Avantajele transferului de putere wireless sunt: că este mai puțin costisitor, mai fiabil, nu rămâne niciodată fără baterie în zonele wireless, transmite eficient mai multă putere în comparație cu firele, foarte convenabil, ecologic, etc. Dezavantajele transferului de energie wireless sunt; că pierderea de putere este mare, nedirecțională și ineficientă pentru distanțe mai lungi.

The aplicații de transfer de putere fără fir implică aplicații industriale care includ senzori fără fir deasupra arborilor rotativi, încărcarea și alimentarea echipamentelor fără fir și asigurarea echipamentului etanș la apă prin îndepărtarea cablurilor de încărcare. Acestea sunt folosite pentru încărcarea dispozitivelor mobile, electrocasnice, avioane fără pilot și vehicule electrice. Acestea sunt utilizate pentru operarea și încărcarea implanturilor medicale care includ; stimulatoare cardiace, medicamente subcutanate și alte implanturi. Aceste sisteme wireless de transfer de energie pot fi create în casă/breadbaord pentru a înțelege funcționarea acestuia. sa vedem

Cum se creează un dispozitiv WirelessPowerTranfer acasă?

Crearea unui dispozitiv simplu de transfer de putere fără fir (WPT) acasă poate fi un proiect distractiv și educațional, dar este important de reținut că construirea unui sistem WPT eficient cu putere semnificativă implică de obicei componente și considerații mai avansate. Acest ghid prezintă un proiect de bază DIY în scopuri educaționale, folosind cuplarea inductivă. Vă rugăm să rețineți că următoarele sunt de consum redus și nu sunt potrivite pentru încărcarea dispozitivelor.

Materiale necesare:

Bobina emițător (Bobina TX): O bobină de sârmă (aproximativ 10-20 de spire) înfășurată în jurul unei forme cilindrice, cum ar fi o țeavă din PVC.
Bobina receptor (Bobina RX): Similar cu bobina TX, dar de preferință cu mai multe spire pentru creșterea tensiunii de ieșire.
LED (diodă emițătoare de lumină): ca o simplă sarcină pentru a demonstra transferul de putere.
MOSFET cu canal N (de exemplu, IRF540): Pentru a crea un oscilator și a comuta bobina TX.
Diodă (de exemplu, 1N4001): Pentru rectificarea ieșirii AC de la bobina RX.
Condensator (de exemplu, 100μF): pentru a netezi tensiunea redresată.
Rezistor (de exemplu, 220Ω): pentru a limita curentul LED.
Baterie sau sursă de alimentare CC: Pentru a alimenta transmițătorul (TX).
Breadboard și fire jumper: pentru construirea circuitului.
Pistol de lipici fierbinte: Pentru a fixa bobinele în poziție.

Explicația circuitului:

Să vedem cum trebuie conectat circuitul emițător și receptor.

Partea emițător (TX):

Baterie sau sursă de curent continuu: aceasta este sursa dvs. de alimentare pentru transmițător. Conectați borna pozitivă a bateriei sau a sursei de alimentare CC la șina pozitivă a plăcii dumneavoastră. Conectați borna negativă la șina negativă (GND).
Bobina TX (bobina emițătorului): Conectați un capăt al bobinei TX la borna de scurgere (D) a MOSFET-ului. Celălalt capăt al bobinei TX se conectează la șina pozitivă a plăcii, care este locul unde este conectată borna pozitivă a sursei de alimentare.
MOSFET (IRF540): terminalul sursă (S) al MOSFET-ului este conectat la șina negativă (GND) a plăcii. Aceasta leagă terminalul sursei MOSFET-ului de terminalul negativ al sursei dumneavoastră de alimentare.
Terminalul de poartă (G) al MOSFET: În circuitul simplificat, acest terminal este lăsat neconectat, ceea ce activează efectiv MOSFET-ul în mod continuu.

Partea receptorului (RX):

LED (încărcare): Conectați anodul (plumbul mai lung) al LED-ului la șina pozitivă a plăcii. Conectați catodul (plumbul mai scurt) al LED-ului la un capăt al bobinei RX.

“cum se găsește lungimea de undă a unui electron ”
Bobina RX (bobina receptor): celălalt capăt al bobinei RX ar trebui să fie conectat la șina negativă (GND) a panoului. Acest lucru creează un circuit închis pentru LED.
Dioda (1N4001): Plasați dioda între catodul LED-ului și șina negativă (GND) a plăcii. Catodul diodei trebuie conectat la catodul LED-ului, iar anodul acestuia trebuie conectat la șina negativă.
Condensator (100μF): Conectați un cablu al condensatorului la catodul diodei (partea anodă a LED-ului). Conectați celălalt cablu al condensatorului la șina pozitivă a plăcii. Acest condensator ajută la netezirea tensiunii redresate, oferind o tensiune mai stabilă LED-ului.

Așa sunt conectate componentele în circuit. Când alimentați partea transmițătorului (TX), bobina TX generează un câmp magnetic în schimbare, care induce o tensiune în bobina RX pe partea receptorului (RX). Această tensiune indusă este rectificată, netezită și utilizată pentru alimentarea LED-ului, demonstrând transferul de putere fără fir într-o formă foarte simplă. Rețineți că aceasta este o demonstrație educațională și de consum redus, care nu este potrivită pentru aplicații practice de încărcare fără fir.