Tranzistor s kov-oxid-polovodičovým efektom poľa sa najčastejšie vyrába kremíkom riadenou oxidáciou. V súčasnosti je to najbežnejšie používaný typ tranzistora, pretože hlavnou funkciou tohto tranzistora je riadiť vodivosť, inak koľko prúdu môže dodávať medzi svorkami zdroja a odvádzania MOSFETov závisí od súčtu napätia aplikovaného na jeho hradlový terminál. Napätie aplikované na svorku brány vytvára elektrické pole na riadenie vodivosti zariadenia. MOSFET sa používajú na výrobu rôznych aplikačných obvodov, ako sú DC-DC meniče, riadenie motora, Invertory , Bezdrôtový prenos energie , atď. Tento článok pojednáva o tom, ako navrhnúť obvod bezdrôtového prenosu energie s použitím vysoko efektívneho MOSFET .

Bezdrôtový prenos energie pomocou MOSFET

Hlavnou koncepciou je navrhnúť systém WPT (bezdrôtový prenos energie) s MOSFETmi a rezonančnou indukčnou väzbou na riadenie prenosu energie medzi cievkami Tx a Rx. To sa dá dosiahnuť nabíjaním rezonančnej cievky zo striedavého prúdu, po ktorom sa následné napájanie prenesie na odporovú záťaž. Tento obvod je nápomocný pri veľmi rýchlom a výkonnom nabíjaní nízkoenergetického zariadenia prostredníctvom indukčnej väzby bezdrôtovo.

Bezdrôtový prenos energie možno definovať ako; prenos elektrickej energie zo zdroja energie do elektrickej záťaže na vzdialenosť bez akýchkoľvek káblov alebo vodivého drôtu je známy ako WPT (bezdrôtový prenos energie). Bezdrôtový prenos energie predstavuje mimoriadnu zmenu v oblasti elektrotechniky, ktorá odstraňuje používanie konvenčných medených káblov a tiež vodičov s prúdom. Bezdrôtový prenos energie je efektívny, spoľahlivý, má nízke náklady na údržbu a je rýchly na veľké alebo krátke vzdialenosti. Používa sa na bezdrôtové nabíjanie mobilného telefónu alebo nabíjateľnej batérie.

Požadované komponenty

Bezdrôtový prenos energie s obvodom MOSFET zahŕňa hlavne časť vysielača a časť prijímača. Požadované komponenty na vytvorenie vysielacej časti pre bezdrôtový prenos energie zahŕňajú hlavne; zdroj napätia (Vdc) – 30V, kondenzátor-6,8 nF, RF tlmivky (L1 & L2) je 8,6 μH & 8,6 μH, Cievka vysielača (L) – 0,674 μH, odpory R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, kondenzátor C funguje ako rezonančné kondenzátory, diódy D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 a MOSFET Q2-IRF540

Požadované komponenty na vytvorenie časti prijímača na bezdrôtový prenos energie zahŕňajú najmä; diódy D1 až D4 – D4007, Rezistor (R) – 1k ohm, regulátor napätia IC – LM7805 IC, cievka prijímača (L) – 1,235μH, kondenzátory ako C1 – 6,8nF a C2 je 220μF.

“ako logické brány fyzicky fungujú ”

Bezdrôtový prenos energie s pripojením MOSFET

Pripojenia sekcie vysielača bezdrôtového prenosu energie sú nasledovné;

Bezdrôtový obvod prenosu energie

Kladná svorka odporu R1 je pripojená k zdroju napätia 30 V a druhá svorka je pripojená k LED. Katódový terminál LED je pripojený k GND cez odpor R2.
Kladná svorka odporu R3 je pripojená k zdroju 30V napätia a ďalšia svorka je pripojená k hradlovej svorke MOSFET. Tu je katódová svorka LED pripojená k hradlovej svorke MOSFET.
Zberná svorka MOSFET je pripojená k zdroju napätia cez kladnú svorku diódy a induktor 'L1'.
Zdrojový terminál MOSFET je pripojený k GND.
V induktore „L1“ je ďalšia svorka pripojená k anódovej svorke diódy D2 a jej katódová svorka je pripojená k odporu R3 cez kondenzátory „C“ a induktor „L“.
Kladná svorka odporu R4 je pripojená k zdroju napätia a druhá svorka odporu je pripojená k hradlovej svorke MOSFET cez anódové a katódové svorky diód D1 a D2.
Kladná svorka tlmivky „L2“ je pripojená k zdroju napätia a druhá svorka je pripojená k zbernej svorke MOSFET cez anódovú svorku diódy „D2“.
Zdrojový terminál MOSFET je pripojený k GND.

Pripojenia sekcie prijímača bezdrôtového prenosu energie sú nasledovné;

Bezdrôtový obvod prijímača prenosu energie

Kladné svorky induktora „L“ a kondenzátora „C1“ sú pripojené k anódovej svorke D1 a ostatné svorky induktora „L“, kondenzátor „C1“ sú pripojené k katódovej svorke D4.
Vývod diódy D2 je pripojený k vývodu diódy katódy D3 a vývod anódy diódy D3 je pripojený k vývodu anódy diódy D4.
Katódová svorka diódy D2 je pripojená k katódovej svorke diódy D1 a anódová svorka diódy D1 je pripojená k ostatným svorkám tlmivky „L“ a kondenzátora „C1“.
Kladná svorka odporu „R“ je pripojená ku katódovým svorkám D1 a D2 a ostatné svorky odporu sú pripojené k anódovej svorke LED a katódová svorka LED je pripojená k GND.
Kladná svorka kondenzátora C2 je pripojená k vstupnej svorke LM7805 IC, druhá svorka je pripojená k GND a kolík GND LM7805 IC je pripojený k GND.

Pracovné

Tento obvod bezdrôtového prenosu energie obsahuje hlavne dve časti: vysielač a prijímač. V tejto časti je cievka vysielača vyrobená zo 6 mm smaltovaného drôtu alebo magnetického drôtu. V skutočnosti je tento drôt medený drôt s tenkou izolačnou vrstvou. Priemer cievky vysielača je 6,5 palca alebo 16,5 cm a 8,5 cm na dĺžku.

Obvod časti vysielača obsahuje zdroj jednosmerného prúdu, cievku vysielača a oscilátor. Zdroj jednosmerného prúdu poskytuje stabilné jednosmerné napätie, ktoré sa privádza ako vstup do obvodu oscilátora. Potom zmení jednosmerné napätie na striedavé napätie s vysokou frekvenciou a privedie sa do vysielacej cievky. Kvôli striedavému prúdu s vysokou frekvenciou sa cievka vysielača nabudí, aby vytvorila striedavé magnetické pole v cievke.

Cievka prijímača v sekcii prijímača je vyrobená z medeného drôtu 18 AWG, ktorý má priemer 8 cm. V obvode sekcie prijímača dostane cievka prijímača túto energiu ako indukované striedavé napätie vo svojej cievke. Usmerňovač v tejto časti prijímača mení napätie zo striedavého na jednosmerné. Nakoniec sa toto zmenené jednosmerné napätie dodáva do záťaže cez segment regulátora napätia. Hlavnou funkciou bezdrôtového prijímača energie je nabíjanie batérie s nízkou spotrebou energie prostredníctvom indukčnej väzby.

Vždy, keď je obvod vysielača napájaný, potom sa jednosmerný prúd dodáva cez dve strany cievok L1 a L2 a do odtokových svoriek MOSFET, potom sa napätie objaví na hradlových svorkách MOSFETov a pokúsi sa zapnúť tranzistory. .

Ak predpokladáme, že prvý MOSFET Q1 je ZAPNUTÝ, potom bude kolektorové napätie druhého MOSFETu pritlačené k GND. Súčasne bude druhý MOSFET vo vypnutom stave a odtokové napätie druhého MOSFETu sa zvýši na maximum a začne klesať v dôsledku obvodu nádrže vytvoreného kondenzátorom „C“ a primárnou cievkou oscilátora počas jediného polovičného cyklu.

Výhody bezdrôtového prenosu energie sú; že je menej nákladný, spoľahlivejší, nikdy sa mu nevybije batéria v rámci bezdrôtových zón, efektívne prenáša viac energie v porovnaní s drôtmi, je veľmi pohodlný, ekologický atď. Nevýhody bezdrôtového prenosu energie sú; že strata výkonu je vysoká, nesmerová a neefektívna na dlhšie vzdialenosti.

The aplikácie bezdrôtového prenosu energie zahŕňajú priemyselné aplikácie, ktoré zahŕňajú bezdrôtové senzory nad rotačnými hriadeľmi, nabíjanie a napájanie bezdrôtových zariadení a zabezpečenie vodotesných zariadení odstránením nabíjacích káblov. Používajú sa na nabíjanie mobilných zariadení, domácich spotrebičov, bezpilotných lietadiel a elektrických vozidiel. Používajú sa na prevádzku a nabíjanie lekárskych implantátov, ktoré zahŕňajú; kardiostimulátory, subkutánne zásoby liekov a iné implantáty. Tieto bezdrôtové systémy prenosu energie môžu byť vytvorené v home/breadbaord, aby ste pochopili jeho fungovanie. Pozrime sa

Ako vytvoriť zariadenie WirelessPowerTranfer doma?

Vytvorenie jednoduchého zariadenia na bezdrôtový prenos energie (WPT) doma môže byť zábavným a vzdelávacím projektom, ale je dôležité si uvedomiť, že vybudovanie efektívneho systému WPT so značným výkonom zvyčajne zahŕňa pokročilejšie komponenty a úvahy. Táto príručka načrtáva základný DIY projekt na vzdelávacie účely pomocou indukčnej väzby. Uvedomte si, prosím, že nasledujúce položky majú nízku spotrebu energie a nie sú vhodné na nabíjanie zariadení.

Potrebné materiály:

Cievka vysielača (TX cievka): Cievka drôtu (približne 10-20 otáčok) navinutá okolo valcového tvaru, ako je napríklad PVC rúrka.
Prijímacia cievka (RX cievka): Podobne ako TX cievka, ale pokiaľ možno s väčším počtom závitov pre zvýšenie výstupného napätia.
LED (Light Emitting Diode): Ako jednoduchá záťaž na demonštráciu prenosu energie.
N-kanálový MOSFET (napr. IRF540): Na vytvorenie oscilátora a prepnutie TX cievky.
Dióda (napr. 1N4001): Na usmernenie AC výstupu z RX cievky.
Kondenzátor (napr. 100μF): Na vyhladenie usmerneného napätia.
Rezistor (napr. 220Ω): Na obmedzenie prúdu LED.
Batériové alebo jednosmerné napájanie: Na napájanie vysielača (TX).

“ako funguje vysielač fm ”
Breadboard a prepojovacie káble: Na zostavenie okruhu.
Horúca lepiaca pištoľ: Na zaistenie cievok na mieste.

Vysvetlenie okruhu:

Pozrime sa, ako je potrebné pripojiť obvod vysielača a prijímača.

Strana vysielača (TX):

“vybudujte si vlastný odpaľovací systém ohňostrojov ”

Batéria alebo napájanie jednosmerným prúdom: Toto je váš zdroj energie pre vysielač. Pripojte kladný pól batérie alebo zdroja jednosmerného prúdu ku kladnej koľajnici vašej doštičky. Pripojte zápornú svorku k zápornej koľajnici (GND).
TX cievka (vysielacia cievka): Pripojte jeden koniec TX cievky k odtokovej (D) svorke MOSFET. Druhý koniec cievky TX sa pripája ku kladnej koľajnici doštičky, kde je pripojená kladná svorka vášho zdroja energie.
MOSFET (IRF540): Svorka zdroja (S) MOSFET je pripojená k zápornej koľajnici (GND) doštičky. Toto spája zdrojový terminál MOSFET so záporným terminálom vášho zdroja energie.
Brána (G) Svorka MOSFET: V zjednodušenom obvode je táto svorka ponechaná nezapojená, čo účinne zapína MOSFET nepretržite.

Strana prijímača (RX):

LED (Load): Pripojte anódu (dlhší vodič) LED ku kladnej koľajnici na doštičke. Pripojte katódu (kratší vodič) LED k jednému koncu RX cievky.
RX cievka (prijímacia cievka): Druhý koniec cievky RX by mal byť pripojený k zápornej koľajnici (GND) doštičky. Tým sa vytvorí uzavretý okruh pre LED.
Dióda (1N4001): Umiestnite diódu medzi katódu LED a zápornú koľajnicu (GND) doštičky. Katóda diódy by mala byť pripojená ku katóde LED a jej anóda by mala byť pripojená k zápornej koľajnici.
Kondenzátor (100μF): Pripojte jeden vodič kondenzátora ku katóde diódy (anódová strana LED). Pripojte druhý vodič kondenzátora ku kladnej koľajnici doštičky. Tento kondenzátor pomáha vyhladiť usmernené napätie a poskytuje stabilnejšie napätie LED.

Takto sú komponenty zapojené do obvodu. Keď napájate stranu vysielača (TX), TX cievka generuje meniace sa magnetické pole, ktoré indukuje napätie v RX cievke na strane prijímača (RX). Toto indukované napätie je usmernené, vyhladené a použité na napájanie LED, čo demonštruje bezdrôtový prenos energie vo veľmi základnej forme. Pamätajte, že ide o ukážku s nízkou spotrebou energie a poučenie, ktoré nie je vhodné pre praktické aplikácie bezdrôtového nabíjania.