A fém-oxid-félvezető térhatású tranzisztort leggyakrabban szilícium-vezérelt oxidációval gyártják. Jelenleg ez a leggyakrabban használt tranzisztortípus, mivel ennek a tranzisztornak a fő funkciója a vezetőképesség szabályozása, különben az, hogy mekkora áramot tud biztosítani a MOSFET forrás- és leeresztőkapcsai között, a kapu termináljára kapcsolt feszültség összegétől függ. A kapukapocsra kapcsolt feszültség elektromos mezőt hoz létre, amely szabályozza az eszköz vezetőképességét. A MOSFET-eket különféle alkalmazási áramkörök készítésére használják, mint például DC-DC átalakítók, motorvezérlés, Inverterek , Vezeték nélküli energiaátvitel stb. Ez a cikk azt tárgyalja, hogyan tervezzünk vezeték nélküli energiaátviteli áramkört nagy hatékonysággal MOSFET .

Vezeték nélküli energiaátvitel MOSFET-tel

Ennek fő koncepciója egy WPT (vezeték nélküli teljesítményátvitel) rendszer tervezése MOSFET-ekkel és rezonáns induktív csatolással a Tx & Rx tekercs közötti erőátvitel szabályozására. Ez megtehető rezonáns tekercs töltéssel váltakozó áramról, majd ezt követően a következő betáplálást továbbítja a rezisztív terhelésnek. Ez az áramkör segít az alacsony fogyasztású eszközök nagyon gyors és erőteljes töltésében, vezeték nélküli induktív csatolás révén.

A vezeték nélküli energiaátvitel a következőképpen határozható meg; az elektromos energia átvitelét az áramforrástól egy elektromos terhelésig, kábelek vagy vezető vezetékek nélkül, WPT (vezeték nélküli energiaátvitel) néven ismerik. A vezeték nélküli energiaátvitel rendkívüli változást hoz az elektrotechnika területén, amely megszünteti a hagyományos rézkábelek és az áramvezető vezetékek használatát. A vezeték nélküli energiaátvitel hatékony, megbízható, alacsony karbantartási költségű, és gyors hosszú vagy rövid hatótávolság esetén. Ez mobiltelefon vagy újratölthető akkumulátor vezeték nélküli töltésére szolgál.

Szükséges komponensek

A MOSFET áramkörrel végzett vezeték nélküli energiaátvitel főként az adó- és a vevőrészből áll. A vezeték nélküli energiaátvitelhez szükséges adórész elkészítéséhez főként: feszültségforrás (Vdc) – 30 V, kondenzátor 6,8 nF, RF fojtók (L1 és L2) 8,6 μH és 8,6 μH, adótekercs (L) – 0,674 μH, ellenállások R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, C kondenzátor rezonáló kondenzátorként működik, D1-D4148, D2-D4148 diódák, MOSFET Q1-IRF540 és MOSFET Q2-IRF540

A vezeték nélküli energiaátvitelhez szükséges vevőrész kialakításához szükséges alkatrészek főként a következők: diódák D1-D4 – D4007, ellenállás (R) – 1k ohm, feszültségszabályozó IC – LM7805 IC, vevőtekercs (L) – 1,235 μH, a kondenzátorok, mint a C1 – 6,8 nF és a C2, 220 μF.

Vezeték nélküli energiaátvitel MOSFET csatlakozásokkal

A vezeték nélküli teljesítményátviteli adó rész csatlakozásai a következők:

Vezeték nélküli teljesítményátviteli adó áramkör

Az R1 ellenállás pozitív kapcsa egy 30 V-os feszültségforráshoz, a másik kapocs pedig LED-hez csatlakozik. A LED katódkapcsa egy R2 ellenálláson keresztül csatlakozik a GND-hez.
Az R3 ellenállás pozitív kapcsa egy 30 V-os feszültségforráshoz, egy másik kivezetés pedig a MOSFET kapukapcsához csatlakozik. Itt a LED katódkapcsa csatlakozik a MOSFET kaputermináljához.
A MOSFET leeresztő kapcsa a dióda pozitív kapcsain keresztül csatlakozik a feszültségellátáshoz és induktor 'L1'.
A MOSFET forrásterminálja a GND-re van csatlakoztatva.
Az „L1” tekercsben egy másik kivezetés a D2 dióda anódkapcsához, a katódkapcsa pedig a „C” kondenzátorokon és az „L” induktoron keresztül az R3 ellenálláshoz csatlakozik.
Az R4 ellenállás pozitív kapcsa a feszültségellátáshoz, az ellenállás másik kivezetése pedig a MOSFET kapukapcsához csatlakozik a D1 és D2 diódák anód- és katódkapcsain keresztül.
Az induktor „L2” pozitív kivezetése a feszültségellátáshoz, a másik kivezetés pedig a „D2” dióda anódkapcsain keresztül a MOSFET leeresztő kivezetéséhez csatlakozik.
A MOSFET forrásterminálja a GND-re van csatlakoztatva.

A vezeték nélküli teljesítményátviteli vevőrész csatlakozásai a következők:

Vezeték nélküli teljesítményátviteli vevő áramkör

Az „L” induktor, a „C1” kondenzátor pozitív kapcsai a D1 anódkapcsára, az „L” tekercs többi kapcsa, a „C1” kondenzátor pedig a D4 katódkapcsára csatlakozik.
A D2 dióda anód kivezetése a D3 dióda katód csatlakozójához, a D3 dióda anód kivezetése pedig a D4 dióda anód kivezetéséhez csatlakozik.
A D2 dióda katód kivezetése a D1 dióda katód kivezetéséhez, a D1 dióda anód kivezetése pedig az „L” induktor és a „C1” kondenzátor többi kivezetéséhez csatlakozik.
Az ellenállás „R” pozitív kivezetése a D1 és D2 katódkapcsaihoz, az ellenállás többi kivezetése pedig a LED anódkapcsához, a LED katódkapcsa pedig a GND-hez csatlakozik.
A kondenzátor C2 pozitív kapcsa az LM7805 IC bemeneti kivezetéséhez, a másik kivezetése a GND-hez, az LM7805 IC GND érintkezője pedig a GND-hez csatlakozik.

Dolgozó

Ez a vezeték nélküli energiaátviteli áramkör főleg két részből áll, adóból és vevőből. Ebben a részben az adótekercs 6 mm-es zománcozott vagy mágneshuzalból készül. Valójában ez a vezeték egy rézhuzal, amelyen vékony szigetelőbevonat van. Az adótekercs átmérője 6,5 hüvelyk vagy 16,5 cm és 8,5 cm hosszú.

Az adószakasz áramköre egyenáramú tápforrást, adótekercset és oszcillátort tartalmaz. Az egyenáramú áramforrás stabil egyenfeszültséget biztosít, amely bemenetként kerül az oszcillátor áramkörbe. Ezt követően az egyenfeszültséget nagy frekvenciával váltja váltakozó áramra, és az adótekercshez kerül. A nagyfrekvenciás váltakozó áram miatt az adótekercs feszültség alá kerül, és váltakozó mágneses mezőt hoz létre a tekercsen belül.

A vevőrészen belüli vevőtekercs 18 AWG rézhuzalból készül, amelynek átmérője 8 cm. A vevőrész áramkörében a vevőtekercs ezt az energiát váltakozó feszültségként indukálja a tekercsében. Ebben a vevőrészben egy egyenirányító váltja át a feszültséget AC-ról DC-re. Végül ezt a megváltozott egyenfeszültséget a terhelés a feszültségszabályozó szegmensén keresztül biztosítja. A vezeték nélküli teljesítmény-vevő fő funkciója az alacsony fogyasztású akkumulátor töltése induktív csatoláson keresztül.

Amikor tápellátást kap az adó áramkör, akkor az L1 és L2 tekercsek két oldalán és a MOSFET leeresztő kapcsain keresztül egyenáram érkezik, ekkor a feszültség megjelenik a MOSFET kapukapcsain és megpróbálja bekapcsolni a tranzisztorokat. .

Ha feltételezzük, hogy az első MOSFET Q1 be van kapcsolva, akkor a második MOSFET leeresztő feszültsége a GND-hez közel lesz. Ezzel egyidejűleg a második MOSFET kikapcsolt állapotban lesz, és a második MOSFET leeresztő feszültsége a csúcsra növekszik és csökkenni kezd a tartály áramkör miatt, amelyet a „C” kondenzátor és az oszcillátor primer tekercs hoz létre egyetlen félciklus alatt.

A vezeték nélküli energiaátvitel előnyei: olcsóbb, megbízhatóbb, soha nem merül ki az akkumulátor a vezeték nélküli zónákon belül, hatékonyabban továbbít több energiát a vezetékekhez képest, nagyon kényelmes, környezetbarát stb. A vezeték nélküli energiaátvitel hátrányai: hogy a teljesítményveszteség nagy, nem irányított, és nem hatékony hosszabb távolságokon.

A vezeték nélküli energiaátviteli alkalmazások ipari alkalmazásokat foglalnak magukban, amelyek magukban foglalják a forgó tengelyek feletti vezeték nélküli érzékelőket, a vezeték nélküli berendezések töltését és áramellátását, valamint a berendezések vízzáró biztosítását a töltőkábelek eltávolításával. Ezeket mobileszközök töltésére, háztartási gépekre, pilóta nélküli repülőgépekre és elektromos járművekre használják. Ezeket orvosi implantátumok működtetésére és töltésére használják, beleértve a következőket: pacemakerek, szubkután gyógyszer kellékek és egyéb implantátumok. Ezek a vezeték nélküli energiaátviteli rendszerek otthoni/breadbaordban hozhatók létre, hogy megértsék a működését. lássuk

Hogyan készítsünk WirelessPowerTranfer eszközt otthon?

Egy egyszerű vezeték nélküli energiaátviteli (WPT) eszköz otthoni létrehozása szórakoztató és tanulságos projekt lehet, de fontos megjegyezni, hogy egy hatékony, jelentős teljesítményű WPT-rendszer felépítése általában fejlettebb összetevőket és szempontokat igényel. Ez az útmutató egy alapvető barkácsprojektet vázol fel oktatási célokra, induktív csatolással. Kérjük, vegye figyelembe, hogy az alábbiak alacsony fogyasztásúak, és nem alkalmasak eszközök töltésére.

Szükséges anyagok:

Adótekercs (TX tekercs): Huzaltekercs (körülbelül 10-20 fordulat), amely hengeres alakra, például PVC-csőre van feltekerve.
Vevőtekercs (RX Coil): Hasonló a TX tekercshez, de lehetőleg több fordulattal a nagyobb kimeneti feszültség érdekében.
LED (Light Emitting Diode): Egyszerű terhelés az energiaátvitel demonstrálására.
N-csatornás MOSFET (pl. IRF540): oszcillátor létrehozása és a TX tekercs átkapcsolása.

“jelzőlámpák villognak az irányjelzővel ”
Dióda (pl. 1N4001): Az RX tekercs váltakozó áramú kimenetének egyenirányításához.
Kondenzátor (pl. 100 μF): Az egyenirányított feszültség simítására.
Ellenállás (pl. 220Ω): A LED áramának korlátozása.
Elemes vagy egyenáramú tápegység: Az adó táplálására (TX).
Kenyérlemez és áthidaló vezetékek: Az áramkör építéséhez.
Forró ragasztópisztoly: A tekercsek rögzítéséhez.

Áramkör magyarázata:

Nézzük meg, hogyan kell az adó- és vevő áramkört csatlakoztatni.

Adóoldal (TX):

“a karácsonyi fényt a kondenzátor kisülésén keresztül villogják ”

Akkumulátor vagy egyenáramú tápegység: Ez az adó áramforrása. Csatlakoztassa az akkumulátor vagy az egyenáramú tápegység pozitív pólusát a kenyérpanel pozitív sínéhez. Csatlakoztassa a negatív kivezetést a negatív sínhez (GND).
TX tekercs (Transmitter Coil): Csatlakoztassa a TX tekercs egyik végét a MOSFET leeresztő (D) kivezetéséhez. A TX tekercs másik vége a kenyérpanel pozitív sínjéhez csatlakozik, amelyhez az áramforrás pozitív kapcsa csatlakozik.
MOSFET (IRF540): A MOSFET forrás (S) kivezetése a kenyérsütőtábla negatív sínjéhez (GND) csatlakozik. Ez összeköti a MOSFET forrásterminálját az áramforrás negatív kivezetésével.
Kapu (G) A MOSFET kivezetése: Az egyszerűsített áramkörben ez a kapocs nincs csatlakoztatva, ami hatékonyan bekapcsolja a MOSFET-et folyamatosan.

Vevőoldal (RX):

LED (terhelés): Csatlakoztassa a LED anódját (hosszabb vezetékét) a kenyérsütőtábla pozitív sínjéhez. Csatlakoztassa a LED katódját (rövidebb vezetékét) az RX tekercs egyik végéhez.
RX tekercs (vevő tekercs): Az RX tekercs másik végét a kenyérsütőtábla negatív sínéhez (GND) kell csatlakoztatni. Ez egy zárt áramkört hoz létre a LED számára.
Dióda (1N4001): Helyezze a diódát a LED katódja és a kenyérsütőtábla negatív sínje (GND) közé. A dióda katódját a LED katódjához, anódját pedig a negatív sínhez kell kötni.
Kondenzátor (100μF): Csatlakoztassa a kondenzátor egyik vezetékét a dióda katódjához (a LED anódoldala). Csatlakoztassa a kondenzátor másik vezetékét a kenyérsütőtábla pozitív sínéhez. Ez a kondenzátor segít kiegyenlíteni az egyenirányított feszültséget, stabilabb feszültséget biztosítva a LED-nek.

Így kapcsolódnak az alkatrészek az áramkörbe. Amikor táplálja az adóoldalt (TX), a TX tekercs változó mágneses mezőt generál, amely feszültséget indukál a vevőoldali RX tekercsben (RX). Ezt az indukált feszültséget egyenirányítják, simítják, és a LED táplálására használják, ami nagyon egyszerű formában demonstrálja a vezeték nélküli energiaátvitelt. Ne feledje, hogy ez egy kis energiaigényű és oktatási bemutató, nem alkalmas gyakorlati vezeték nélküli töltési alkalmazásokhoz.