Obwód bezprzewodowej ładowarki wysokoprądowej

W tym artykule dowiemy się, jak zaprojektować i wykonać własny, dostosowany do potrzeb klienta obwód bezprzewodowej ładowarki akumulatorów o wysokim natężeniu, wykorzystując koncepcję bezprzewodowego przesyłania energii.

Wprowadzenie

W wielu moich wcześniejszych artykułach obszernie omawiałem bezprzewodowy transfer mocy, w tym artykule pójdziemy o krok do przodu i spróbujemy dowiedzieć się, jak zaprojektować wysokoprądową wersję tego samego, która może być zastosowana do dowolnej operacji bezprzewodowego transferu o dużej mocy, takiej jak do ładowania akumulatora samochodowego itp. Pomysł optymalizacji obwodu bezprzewodowego przesyłu energii jest dość podobny do optymalizacja obwodu nagrzewnicy indukcyjnej , przy czym obie koncepcje można postrzegać wykorzystując optymalizację stopnia ich zbiornika LC w celu uzyskania pożądanej mocy wyjściowej przy najwyższej możliwej wydajności.

Projekt można zrealizować, wykorzystując w nim następujące podstawowe etapy obwodu:

Obwód nadajnika będzie zawierał:

1) Oscylator o regulowanej częstotliwości.
2) Półmostek lub pełny obwód mostkowy (najlepiej)
3) Etap kierowcy BJT / Mosfet.
4) stopień obwodu LC

Etap obwodu odbiornika będzie obejmował:

1) Tylko stopień obwodu LC.

Przykładowy obwód proponowanej wysokoprądowej bezprzewodowej ładowarki akumulatorów można zobaczyć na poniższym schemacie, dla uproszczenia wyeliminowałem użycie obwodu pełnego mostka lub półmostka, a raczej włączyłem zwykły obwód IC 555.

Powyższa konstrukcja przedstawia obwód nadajnika obwodu bezprzewodowej ładowarki o dużej mocy wykorzystującego obwód IC 555 PWM.

Tutaj wyjście może być trochę nieefektywne, ponieważ proces przewodzenia jest jednostronny, a nie typu push-pull.

Mimo to, jeśli ten obwód jest poprawnie zoptymalizowany, można oczekiwać po nim przyzwoitego transferu mocy o wysokim prądzie.

Należy pamiętać, że drut wewnątrz cewki nie może być grubym drutem jednożyłowym, a raczej wiązką wielu cienkich drutów. Pozwoli to na lepszą absorpcję prądu, a tym samym wyższą szybkość transferu.

Jak to działa

IC 555 jest zasadniczo skonfigurowany w swoim standardowym trybie PWM, który można regulować za pomocą pokazanego potencjometru 5K, jest inny regulowany rezystor w postaci potencjometru 1M, który może być używany do optymalizacji częstotliwości i stopnia rezonansu obwodu.

Potencjometr PWM może być użyty do regulacji poziomu prądu, a 1M do szczytowania poziomu rezonansu obwodu zbiornika LC.

Obwód zbiornika LC można zobaczyć jako połączony z tranzystorem 2N3055, który zasila ten stopień LC z częstotliwością odpowiadającą jego częstotliwości bazowej ze styku # 3 układu scalonego.

Jak wybrać składniki LC.

Optymalny dobór części LC można osiągnąć postępując zgodnie z instrukcjami zawartymi w tym artykule, który wyjaśnia jak zoptymalizować częstotliwość rezonansową sieci zbiorników LC .

Zasadniczo, jeśli znasz wartość częstotliwości i albo L lub C, to nieznany parametr można łatwo obliczyć za pomocą sugerowanego wzoru lub tego Oprogramowanie kalkulatora rezonansu LC .

Obwód odbiornika

Cewka obwodu odbiornika tej wysokoprądowej bezprzewodowej ładowarki akumulatorów jest dokładnie podobna do cewki nadajnika. Oznacza to, że możesz po prostu użyć pojedynczej cewki pracującej w sposób ciągły od początku do końca i dodać kondensator rezonansowy na tych zaciskach.

Upewnij się, że wartości LC są dokładnie podobne do wartości Tx LC. Konfigurację można zobaczyć na poniższym obrazku:

Tranzystor 2N2222 został wprowadzony w celu zapewnienia, że ​​podczas regulacji rezonansu, 2N3055 nigdy nie zostanie poddany nadmiernemu prądowi. W przypadku wystąpienia takiej tendencji, nadmiar prądu rozwija równoważną ilość wyzwalania w Rx wystarczającą do aktywacji 2N2222, co z kolei zwiera bazę 2N3055 do uziemienia, uniemożliwiając jej dalsze przewodzenie, a tym samym zapobiegając ewentualnemu uszkodzeniu urządzenia.

Rx można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

Rx = 0,6 / Max current Limit tranzystora (lub bezprzewodowego transferu mocy)

Dodanie regulatora napięcia do ładowania akumulatora:

Na powyższym schemacie do wyjścia z odbiornika należy dołączyć obwód regulatora napięcia np. Za pomocą obwodu LM338 lub obwód sterownika opamp za upewnienie się, że wyjście może być bezpiecznie podawane do akumulatora przeznaczonego do jego ładowania.

Jeśli masz dodatkowe pytania, możesz je wyrazić w komentarzach.

Układ PCB