El transistor d'efecte de camp d'òxid metàl·lic i semiconductor es fabrica amb oxidació controlada per silici amb més freqüència. Actualment, aquest és el tipus de transistor més utilitzat perquè la funció principal d'aquest transistor és controlar la conductivitat, en cas contrari, la quantitat de corrent que pot subministrar entre els terminals de font i drenatge dels MOSFET depèn de la suma de la tensió aplicada a la seva terminal de porta. La tensió aplicada al terminal de la porta produeix un camp elèctric per controlar la conducció del dispositiu. Els MOSFET s'utilitzen per fer diferents circuits d'aplicació com ara convertidors DC-DC, control de motor, Inversors , Transferència d'energia sense fil , etc. En aquest article s'explica com dissenyar un circuit de transferència d'energia sense fil amb una alta eficiència MOSFET .

Transferència d'energia sense fil amb MOSFET

El concepte principal d'això és dissenyar un sistema WPT (transferència d'energia sense fil) amb MOSFET i acoblament inductiu ressonant per controlar la transmissió de potència entre una bobina Tx i Rx. Això es pot fer amb la càrrega de bobina ressonant des de CA, després d'això transmetent el subministrament posterior a la càrrega resistiva. Aquest circuit és útil per carregar un dispositiu de baixa potència molt ràpid i potent mitjançant l'acoblament inductiu sense fil.

La transmissió d'energia sense fil es pot definir com; la transmissió d'energia elèctrica des de la font d'alimentació fins a una càrrega elèctrica durant una distància sense cap cable o fil conductor es coneix com a WPT (transmissió d'energia sense fil). La transferència d'energia sense fil fa un canvi extraordinari dins del camp de l'enginyeria elèctrica que elimina l'ús de cables de coure convencionals i també de cables de corrent. La transmissió d'energia sense fil és eficient, fiable, de baix cost de manteniment i ràpida per a llarg o curt abast. S'utilitza per carregar un telèfon mòbil o una bateria recarregable sense fil.

Components requerits

La transferència d'energia sense fil amb un circuit MOSFET inclou principalment la secció del transmissor i la secció del receptor. Els components necessaris per fer la secció del transmissor per a la transferència d'energia sense fil inclouen principalment; font de tensió (Vdc) - 30 V, condensador-6,8 nF, bobina de RF (L1 i L2) és de 8,6 μH i 8,6 μH, bobina del transmissor (L) - 0,674 μH, resistències R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, el condensador C funciona com un condensador de ressonància, díodes D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 i MOSFET Q2-IRF540

Els components necessaris per fer una secció de receptor per a la transferència d'energia sense fil inclouen principalment; díodes D1 a D4 - D4007, Resistència (R) - 1k ohm, regulador de voltatge IC - LM7805 IC, bobina receptora (L) - 1.235μH, condensadors com C1 - 6.8nF i C2 és de 220μF.

Transferència d'energia sense fil amb connexions MOSFET

Les connexions de la secció del transmissor de transferència d'energia sense fil són les següents:

Circuit transmissor de transferència d'energia sense fil

El terminal positiu de la resistència R1 està connectat a una font de tensió de 30 V i l'altre terminal està connectat al LED. El terminal del càtode del LED està connectat a GND mitjançant una resistència R2.
El terminal positiu de la resistència R3 està connectat a una font de tensió de 30 V i un altre terminal està connectat al terminal de porta del MOSFET. Aquí, el terminal del càtode del LED està connectat al terminal de la porta del MOSFET.
El terminal de drenatge del MOSFET està connectat a l'alimentació de tensió a través del terminal positiu del díode i inductor 'L1'.
El terminal d'origen del MOSFET està connectat a GND.
A l'inductor 'L1' un altre terminal està connectat al terminal de l'ànode del díode D2 i el seu terminal del càtode està connectat a la resistència R3 mitjançant els condensadors 'C' i l'inductor 'L'.
El terminal positiu de la resistència R4 està connectat a l'alimentació de tensió i l'altre terminal de la resistència està connectat al terminal de la porta del MOSFET a través dels terminals d'ànode i càtode dels díodes D1 i D2.
El terminal positiu 'L2' de l'inductor està connectat a l'alimentació de tensió i l'altre terminal està connectat al terminal de drenatge del MOSFET a través del terminal de l'ànode del díode 'D2'.
El terminal d'origen del MOSFET està connectat a GND.

Les connexions de la secció del receptor de transferència d'energia sense fil són les següents:

“quin tipus de multiplexació es defineix per la longitud d’ona en lloc de la freqüència ”

Circuit receptor de transferència d'energia sense fil

Els terminals positius de l'inductor 'L', el condensador 'C1' estan connectats al terminal de l'ànode de D1, i els altres terminals de l'inductor 'L', el condensador 'C1' estan connectats al terminal del càtode de D4.
El terminal d'ànode del díode D2 està connectat al terminal del càtode del díode D3 i el terminal de l'ànode del díode D3 està connectat al terminal de l'ànode del díode D4.
El terminal del càtode del díode D2 està connectat al terminal del càtode del díode D1 i el terminal del càtode del díode D1 està connectat a altres terminals de l'inductor 'L' i del condensador 'C1'.
El terminal positiu 'R' de la resistència està connectat als terminals del càtode de D1 i D2 i altres terminals d'una resistència estan connectats a un terminal d'ànode del LED i el terminal del càtode del LED està connectat a GND.
El terminal positiu del condensador C2 està connectat a un terminal d'entrada de LM7805 IC, l'altre terminal està connectat a GND i el pin LM7805 IC GND està connectat a GND.

Treball

Aquest circuit de transferència d'energia sense fil inclou principalment dues seccions transmissor i receptor. En aquesta secció, la bobina del transmissor està feta amb filferro esmaltat de 6 mm o fil magnètic. En realitat, aquest cable és un cable de coure amb una fina capa d'aïllament. El diàmetre de la bobina del transmissor és de 6,5 polzades o 16,5 cm i 8,5 cm de llarg.

El circuit de la secció del transmissor inclou una font d'alimentació de CC, una bobina del transmissor i un oscil·lador. Una font d'alimentació de CC proporciona una tensió de CC estable que es dóna com a entrada al circuit de l'oscil·lador. Després d'això, canvia la tensió de CC en potència de CA amb alta freqüència i es dóna a la bobina de transmissió. A causa del corrent alterna amb alta freqüència, la bobina del transmissor s'activarà per produir un camp magnètic altern dins de la bobina.

La bobina del receptor dins de la secció del receptor està feta amb un cable de coure de 18 AWG que té un diàmetre de 8 cm. Al circuit de la secció del receptor, la bobina del receptor obté aquesta energia com a tensió alterna induïda a la seva bobina. Un rectificador en aquesta secció del receptor canvia la tensió de CA a CC. Finalment, aquesta tensió de CC canviada es proporciona a la càrrega al llarg d'un segment del controlador de tensió. La funció principal d'un receptor d'alimentació sense fil és carregar una bateria de baixa potència mitjançant acoblament inductiu.

Sempre que es proporcioni la font d'alimentació al circuit transmissor, llavors el corrent de corrent continu passa pels dos costats de les bobines L1 i L2 i als terminals de drenatge dels MOSFET, llavors la tensió apareixerà als terminals de la porta dels MOSFET i intentarà encendre els transistors. .

Si suposem que el primer MOSFET Q1 està activat, aleshores la tensió de drenatge del segon MOSFET es fixarà a prop de GND. Simultàniament, el segon MOSFET estarà apagat i la tensió de drenatge del segon MOSFET augmentarà fins al màxim i començarà a baixar a causa del circuit del tanc creat pel condensador 'C' i la bobina primària de l'oscil·lador al llarg d'un sol mig cicle.

Els avantatges de la transferència d'energia sense fil són; que és menys costós, més fiable, mai es queda sense bateria dins de les zones sense fil, transmet de manera eficient més potència en comparació amb els cables, molt còmode, ecològic, etc. Els desavantatges de la transferència d'energia sense fil són; que la pèrdua de potència és alta, no direccional i no eficient per a distàncies més llargues.

El aplicacions de transferència d'energia sense fil inclouen aplicacions industrials que inclouen sensors sense fil per sobre dels eixos giratoris, càrrega i alimentació d'equips sense fil i assegurar equips estancs mitjançant l'eliminació dels cables de càrrega. S'utilitzen per a la càrrega de dispositius mòbils, electrodomèstics, avions no tripulats i vehicles elèctrics. S'utilitzen per operar i carregar implants mèdics que inclouen; marcapassos, subministraments de fàrmacs subcutani i altres implants. Aquests sistemes de transferència d'energia sense fil es poden crear a casa/breadbaord per entendre el seu funcionament. deixen veure

Com crear un dispositiu WirelessPowerTranfer a casa?

La creació d'un senzill dispositiu de transferència d'energia sense fil (WPT) a casa pot ser un projecte divertit i educatiu, però és important tenir en compte que la construcció d'un sistema WPT eficient amb una sortida de potència important normalment implica components i consideracions més avançades. Aquesta guia descriu un projecte bàsic de bricolatge amb finalitats educatives mitjançant acoblament inductiu. Tingueu en compte que el següent és de baix consum i no és adequat per a la càrrega de dispositius.

Materials necessaris:

Bobina del transmissor (bobina TX): una bobina de filferro (al voltant de 10-20 voltes) enrotllada al voltant d'una forma cilíndrica, com ara una canonada de PVC.
Bobina receptora (bobina RX): similar a la bobina TX, però preferiblement amb més voltes per augmentar la sortida de tensió.
LED (Díode emissor de llum): com a simple càrrega per demostrar la transferència de potència.
MOSFET de canal N (per exemple, IRF540): per crear un oscil·lador i canviar la bobina TX.
Díode (p. ex., 1N4001): per rectificar la sortida de CA de la bobina RX.
Condensador (p. ex., 100μF): per suavitzar la tensió rectificada.
Resistència (p. ex., 220Ω): per limitar el corrent del LED.
Bateria o font d'alimentació de CC: Per alimentar el transmissor (TX).
Placa de prova i cables de pont: per construir el circuit.
Pistola de cola calenta: per fixar les bobines en posició.

Explicació del circuit:

Vegem com s'ha de connectar el circuit transmissor i receptor.

Lateral del transmissor (TX):

Bateria o font de corrent continu: aquesta és la font d'alimentació del transmissor. Connecteu el terminal positiu de la bateria o la font d'alimentació de CC al carril positiu de la placa. Connecteu el terminal negatiu al carril negatiu (GND).
Bobina TX (bobina transmissor): connecteu un extrem de la bobina TX al terminal de drenatge (D) del MOSFET. L'altre extrem de la bobina TX es connecta al rail positiu de la placa, que és on es connecta el terminal positiu de la font d'alimentació.
MOSFET (IRF540): el terminal font (S) del MOSFET està connectat al carril negatiu (GND) de la placa. Això lliga el terminal d'origen del MOSFET al terminal negatiu de la vostra font d'alimentació.
Terminal de porta (G) del MOSFET: al circuit simplificat, aquest terminal es deixa sense connectar, la qual cosa activa efectivament el MOSFET contínuament.

“diagrama d'interruptor de llum bidireccional ”

Lateral del receptor (RX):

LED (càrrega): connecteu l'ànode (conductor més llarg) del LED al carril positiu de la placa. Connecteu el càtode (conductor més curt) del LED a un extrem de la bobina RX.
Bobina RX (bobina receptora): l'altre extrem de la bobina RX s'ha de connectar al carril negatiu (GND) de la placa de prova. Això crea un circuit tancat per al LED.
Díode (1N4001): col·loqueu el díode entre el càtode del LED i el carril negatiu (GND) de la placa. El càtode del díode s'ha de connectar al càtode del LED i el seu ànode s'ha de connectar al carril negatiu.
Condensador (100μF): connecteu un cable del condensador al càtode del díode (el costat de l'ànode del LED). Connecteu l'altre cable del condensador al carril positiu de la placa. Aquest condensador ajuda a suavitzar la tensió rectificada, proporcionant una tensió més estable al LED.

Així és com es connecten els components al circuit. Quan alimenteu el costat del transmissor (TX), la bobina TX genera un camp magnètic canviant, que indueix una tensió a la bobina RX al costat del receptor (RX). Aquesta tensió induïda es rectifica, suavitza i s'utilitza per alimentar el LED, demostrant la transferència d'energia sense fil d'una forma molt bàsica. Recordeu que aquesta és una demostració educativa i de baix consum, no apta per a aplicacions pràctiques de càrrega sense fil.