En este artículo aprendemos sobre cómo diseñar y hacer su propio circuito de cargador de batería inalámbrico de alta corriente personalizado utilizando el concepto de transferencia de energía inalámbrica.
Introducción
En muchos de mis artículos anteriores he analizado exhaustivamente la transferencia de energía inalámbrica, en este artículo daremos un paso adelante y trataremos de aprender a diseñar una versión de alta corriente de la misma que se pueda aplicar para cualquier operación de transferencia inalámbrica de alta potencia, como para cargar la batería de un coche eléctrico, etc. La idea de optimizar un circuito de transferencia de energía inalámbrica es bastante similar a optimizar un circuito de calentador de inducción , donde ambos conceptos se pueden ver utilizando la optimización de su etapa de tanque LC para lograr la salida de potencia deseada con la mayor eficiencia posible.
El diseño se puede implementar utilizando las siguientes etapas básicas del circuito:
El circuito transmisor incluirá:
1) Un oscilador de frecuencia ajustable.
2) Medio puente o circuito de puente completo (preferiblemente)
3) Etapa del conductor BJT / Mosfet.
4) una etapa de circuito LC
La etapa del circuito del receptor incluirá:
1) Solo la etapa del circuito LC.
En el siguiente diagrama se puede observar un circuito de ejemplo para el cargador de batería inalámbrico de alta corriente propuesto; por simplicidad, he eliminado el uso de un circuito de puente completo o medio puente, en lugar de haber incorporado un circuito IC 555 ordinario.
El diseño anterior representa el circuito transmisor del circuito del cargador de batería inalámbrico de alta potencia que utiliza un circuito IC 555 PWM.
En este caso, la salida podría ser un poco ineficaz, ya que el proceso de conducción es de un solo lado y no del tipo push pull.
Aún así, si este circuito se optimiza correctamente, se puede esperar una transferencia de potencia de alta corriente decente.
Recuerde que el alambre dentro de la bobina no debe ser un alambre grueso de un solo núcleo, sino un montón de muchos alambres delgados. Esto permitirá una mejor absorción de la corriente y, por tanto, una mayor tasa de transferencia.
Cómo funciona
El IC 555 está básicamente configurado en su modo PWM estándar que se puede ajustar usando el potenciómetro de 5K que se muestra, hay otra resistencia ajustable en forma de potenciómetro de 1M que se puede usar para optimizar la frecuencia y el grado de resonancia del circuito.
El potenciómetro PWM podría usarse para ajustar el nivel de corriente mientras que el 1M para alcanzar el nivel máximo de resonancia del circuito del tanque LC.
El circuito del tanque LC se puede ver adjunto con el transistor 2N3055 que alimenta esta etapa LC con una frecuencia correspondiente a su frecuencia base desde el pin # 3 del IC.
Cómo seleccionar los componentes LC.
La selección óptima de las piezas LC se puede lograr siguiendo las instrucciones que se proporcionan en este artículo que explica cómo optimizar la frecuencia de resonancia de una red de tanques LC .
Básicamente, si conoce el valor de frecuencia y L o C, entonces el parámetro desconocido se puede calcular fácilmente usando la fórmula sugerida o esta Software de calculadora de resonancia LC .
El circuito receptor
La bobina del circuito receptor de este cargador de batería inalámbrico de alta corriente es exactamente similar a la bobina del transmisor. Es decir, puede simplemente usar una sola bobina de funcionamiento continuo de principio a fin y agregar un condensador resonante a través de estos terminales.
Asegúrese de que los valores de LC sean exactamente similares a los valores de Tx LC. La configuración se puede ver en la siguiente imagen:
El transistor 2N2222 se introduce para asegurarse de que mientras se ajusta la resonancia, el 2N3055 nunca se somete a una situación de sobrecorriente. En caso de que esto tienda a suceder, la sobrecorriente desarrolla una cantidad equivalente de activación a través de Rx suficiente para activar el 2N2222, que a su vez pone en cortocircuito la base del 2N3055 a tierra, lo que impide que siga conduciendo y, por lo tanto, evita que el dispositivo sufra un posible daño.
Rx se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
Rx = 0.6 / Límite de corriente máxima del transistor (o la transferencia de energía inalámbrica)
Agregar un regulador de voltaje para cargar la batería:
En el diagrama anterior, la salida del receptor debe conectarse con un circuito regulador de voltaje, como usar un circuito LM338 o un circuito controlador opamp para asegurarse de que la salida se pueda alimentar de forma segura a la batería prevista para cargarla.
Si tiene más preguntas, no dude en expresarlas a través de sus comentarios.
Diseño de PCB
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