Полевият транзистор метал-оксид-полупроводник се произвежда най-често с контролирано от силиций окисление. Понастоящем това е най-често използваният тип транзистор, тъй като основната функция на този транзистор е да контролира проводимостта, в противен случай колко ток може да достави между изходните и източващите изводи на MOSFET транзистора зависи от сумата на приложеното напрежение към неговия изходен извод. Напрежението, приложено към клемата на портата, създава електрическо поле за контрол на проводимостта на устройството. MOSFET се използват за създаване на различни приложни вериги като DC-DC преобразуватели, управление на мотори, Инвертори , Безжичен трансфер на енергия , и т.н. В тази статия се обсъжда как да се проектира безжична верига за пренос на енергия, използвайки високоефективни MOSFET .

Безжичен пренос на мощност с MOSFET

Основната концепция на това е да се проектира система WPT (безжичен трансфер на мощност) с MOSFETs и резонансно индуктивно свързване за контролиране на предаването на мощност между Tx & Rx бобина. Това може да се направи с резонансно зареждане на намотка от AC, след което се предава последващо захранване към резистивния товар. Тази схема е полезна при зареждане на устройство с ниска мощност много бързо и мощно чрез безжично индуктивно свързване.

Безжичното предаване на енергия може да се дефинира като; предаването на електрическа енергия от източника на захранване към електрически товар за разстояние без кабели или проводящи проводници е известно като WPT (безжично предаване на енергия). Безжичният пренос на енергия прави изключителна промяна в областта на електротехниката, която премахва използването на конвенционални медни кабели, както и тоководещи проводници. Безжичното предаване на енергия е ефективно, надеждно, с ниски разходи за поддръжка и бързо за дълги или къси разстояния. Това се използва за безжично зареждане на мобилен телефон или акумулаторна батерия.

Необходими компоненти

Безжичният пренос на енергия с MOSFET верига включва главно предавателната секция и приемната секция. Необходимите компоненти за създаване на предавателна секция за безжичен пренос на енергия включват главно; източник на напрежение (Vdc) – 30V, кондензатор-6.8 nF, RF дросели (L1 & L2) е 8.6 μH & 8.6 μH, предавателна бобина (L) – 0.674 μH, резистори R1-1K, R2-10 K, R3-94 ома, R4-94 ома, R5-10 K, кондензатор C работи като резонансни кондензатори, диоди D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 и MOSFET Q2-IRF540

Необходимите компоненти за създаване на приемна секция за безжичен пренос на енергия включват главно; диоди D1 до D4 – D4007, Резистор (R) – 1k ohm, волтажен регулатор IC – LM7805 IC, приемна намотка (L) – 1.235μH, кондензатори като C1 – 6.8nF и C2 е 220μF.

Безжичен пренос на мощност с MOSFET връзки

Връзките на предавателната секция за безжичен трансфер на енергия следват както следва;

“как работи тригерът на Schmitt ”

Верига на предавател за безжично предаване на мощност

Положителният извод на резистора R1 е свързан към източник на напрежение 30 V, а другият извод е свързан към LED. Катодният извод на светодиода е свързан към GND чрез резистор R2.
Положителният извод на резистора R3 е свързан към източник на напрежение от 30 V, а друг извод е свързан към извода на портата на MOSFET. Тук катодният извод на светодиода е свързан към изходния извод на MOSFET.
Изтичащият извод на MOSFET е свързан към захранващото напрежение през положителния извод на диода и индуктор „L1“.
Изходният терминал на MOSFET е свързан към GND.
В индуктора „L1“ друг извод е свързан към анодния извод на диода D2, а неговият катоден извод е свързан към резистора R3 чрез кондензатори „C“ и индуктор „L“.
Положителният извод на резистора R4 е свързан към захранващото напрежение, а другият извод на резистора е свързан към извода на портата на MOSFET чрез анодните и катодните изводи на диодите D1 и D2.
Положителният извод на индуктора „L2“ е свързан към захранващото напрежение, а другият извод е свързан към източващия извод на MOSFET чрез анодния извод на диода „D2“.
Изходният терминал на MOSFET е свързан към GND.

Връзките на секцията на приемника за безжичен трансфер на енергия следват както следва;

Верига на приемник за безжично предаване на мощност

Положителните изводи на индуктора „L“, кондензатор „C1“ са свързани към анодния извод на D1, а другите изводи на индуктора „L“, кондензатор „C1“ са свързани към катодния извод на D4.
D2 диоден аноден извод е свързан към D3 диоден катоден извод, а D3 диоден аноден извод е свързан към D4 диоден аноден извод.
Катодният извод на диода D2 е свързан към катодния извод на диода D1, а анода на диода D1 е свързан към други изводи на индуктора „L“ и кондензатора „C1“.
Положителният извод на резистора „R“ е свързан към катодните изводи на D1 и D2, а другите изводи на резистора са свързани към аноден извод на LED, а катодният извод на LED е свързан към GND.
Положителният извод на кондензатор C2 е свързан към входен извод на LM7805 IC, другият извод е свързан към GND, а изводът GND на LM7805 IC е свързан към GND.

Работещ

Тази верига за безжичен пренос на енергия включва главно предавател и приемник от две секции. В този раздел бобината на предавателя е направена от 6 mm емайлиран проводник или магнитен проводник. Всъщност този проводник е меден проводник с тънък изолационен слой върху него. Диаметърът на бобината на предавателя е 6,5 инча или 16,5 см и 8,5 см дължина.

Веригата на предавателната секция включва източник на постоянен ток, предавателна намотка и осцилатор. Източникът на постоянен ток осигурява стабилно постоянно напрежение, което се подава като вход към веригата на осцилатора. След това той променя постоянното напрежение в променливотоково захранване с висока честота и се подава към предавателната намотка. Поради променлив ток с висока честота, бобината на предавателя ще се зареди, за да произведе променливо магнитно поле в бобината.

Приемната намотка в секцията на приемника е направена от медна жица 18 AWG с диаметър 8 см. Във веригата на приемната секция приемната намотка получава тази енергия като индуцирано променливо напрежение в своята намотка. Токоизправител в тази секция на приемника променя напрежението от AC на DC. Най-накрая, това променено постоянно напрежение се предоставя на товара през целия сегмент на контролера на напрежението. Основната функция на безжичния приемник на енергия е да зарежда батерия с ниска мощност чрез индуктивно свързване.

Всеки път, когато захранването е осигурено към веригата на предавателя, тогава постоянен ток се подава през двете страни на намотките L1 и L2 и към дренажните клеми на MOSFET, тогава напрежението ще се появи на клемите на портата на MOSFET и се опитва да включи транзисторите .

Ако приемем, че първият MOSFET Q1 е включен, тогава напрежението на източване на втория MOSFET ще бъде ограничено до близо до GND. Едновременно с това вторият MOSFET ще бъде в изключено състояние и напрежението на изтичане на втория MOSFET ще се увеличи до пик и ще започне да спада поради веригата на резервоара, създадена от кондензатора „C“ и първичната намотка на осцилатора през един половин цикъл.

Предимствата на безжичния пренос на енергия са; че е по-евтин, по-надежден, никога не изчерпва заряда на батерията в безжичните зони, ефективно предава повече енергия в сравнение с кабелите, много е удобен, екологичен и т.н. Недостатъците на безжичния пренос на енергия са; че загубата на мощност е висока, ненасочена и неефективна за по-големи разстояния.

The приложения за безжичен пренос на енергия включват промишлени приложения, които включват безжични сензори над въртящи се валове, зареждане и захранване на безжично оборудване и осигуряване на водонепроницаемо оборудване чрез премахване на кабелите за зареждане. Те се използват за зареждане на мобилни устройства, домакински уреди, безпилотни самолети и електрически превозни средства. Те се използват за работа и зареждане на медицински импланти, които включват; пейсмейкъри, подкожни лекарства и други импланти. Тези безжични системи за пренос на енергия могат да бъдат създадени у дома/хлеб, за да се разбере нейната работа. Нека видим

Как да създадете WirelessPowerTranfer устройство у дома?

Създаването на просто устройство за безжичен пренос на енергия (WPT) у дома може да бъде забавен и образователен проект, но е важно да се отбележи, че изграждането на ефективна WPT система със значителна изходна мощност обикновено включва по-модерни компоненти и съображения. Това ръководство очертава основен проект „Направи си сам“ за образователни цели с използване на индуктивно свързване. Моля, имайте предвид, че следното е с ниска мощност и не е подходящо за зареждане на устройства.

Необходими материали:

Предавателна намотка (TX намотка): Намотка от тел (около 10-20 оборота), навита около цилиндрична форма, като например PVC тръба.
Приемна намотка (RX намотка): Подобна на TX намотка, но за предпочитане с повече навивки за повишено изходно напрежение.
LED (Light Emitting Diode): Като прост товар за демонстриране на пренос на мощност.
N-канален MOSFET (напр. IRF540): За създаване на осцилатор и превключване на TX намотката.
Диод (напр. 1N4001): За коригиране на променливотоковия изход от бобината RX.
Кондензатор (напр. 100 μF): За изглаждане на изправеното напрежение.
Резистор (напр. 220Ω): За ограничаване на тока на светодиода.
Батерия или DC захранване: За захранване на предавателя (TX).
Макетна платка и кабели за свързване: За изграждане на веригата.
Пистолет за горещо лепило: За фиксиране на бобините на място.

Обяснение на веригата:

Нека видим как трябва да бъдат свързани веригата на предавателя и приемника.

Страна на предавателя (TX):

Батерия или DC захранване: Това е вашият източник на захранване за предавателя. Свържете положителния полюс на батерията или DC захранването към положителната релса на вашата макетна платка. Свържете отрицателната клема към отрицателната шина (GND).
TX бобина (предавателна бобина): Свържете единия край на TX бобината към извода (D) на MOSFET. Другият край на TX намотката се свързва към положителната релса на макетната платка, където е свързана положителната клема на вашия източник на захранване.
MOSFET (IRF540): Клемата източник (S) на MOSFET е свързана към отрицателната шина (GND) на макетната платка. Това свързва терминала източник на MOSFET към отрицателния терминал на вашия източник на захранване.
Клема Gate (G) на MOSFET: В опростената схема тази клема е оставена несвързана, което ефективно включва MOSFET непрекъснато.

Страна на приемника (RX):

LED (натоварване): Свържете анода (по-дълъг проводник) на светодиода към положителната шина на макетната платка. Свържете катода (по-късия кабел) на светодиода към единия край на бобината RX.
RX бобина (приемна бобина): Другият край на RX бобината трябва да бъде свързан към отрицателната шина (GND) на макетната платка. Това създава затворена верига за светодиода.

“как да направите батерия от хартия ”
Диод (1N4001): Поставете диода между катода на светодиода и отрицателната шина (GND) на макетната платка. Катодът на диода трябва да бъде свързан към катода на светодиода, а неговият анод трябва да бъде свързан към отрицателната шина.
Кондензатор (100μF): Свържете един проводник на кондензатора към катода на диода (анодната страна на светодиода). Свържете другия проводник на кондензатора към положителната релса на макетната платка. Този кондензатор помага за изглаждане на изправеното напрежение, осигурявайки по-стабилно напрежение на светодиода.

Ето как компонентите са свързани във веригата. Когато захранвате страната на предавателя (TX), бобината TX генерира променящо се магнитно поле, което индуцира напрежение в бобината RX от страната на приемника (RX). Това индуцирано напрежение се коригира, изглажда и използва за захранване на светодиода, демонстрирайки безжичен трансфер на енергия в много проста форма. Не забравяйте, че това е образователна демонстрация с ниска мощност и не е подходяща за практически приложения за безжично зареждане.