Circuito carregador de bateria sem fio de alta corrente

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Neste artigo, aprendemos sobre como projetar e fazer seu próprio circuito de carregador de bateria sem fio de alta corrente personalizado usando o conceito de transferência de energia sem fio.

Introdução

Em muitos dos meus artigos anteriores, eu discuti de forma abrangente a transferência de energia sem fio, neste artigo iremos um passo à frente e tentaremos aprender como projetar uma versão de alta corrente do mesmo que pode ser aplicada a qualquer operação de transferência sem fio de alta potência, como para carregar uma bateria de carro elétrico, etc. A ideia de otimizar um circuito de transferência de energia sem fio é bastante semelhante a otimizar um circuito de aquecimento de indução , em que ambos os conceitos podem ser vistos utilizando a otimização de seu estágio de tanque LC para alcançar a saída de energia desejada com a maior eficiência possível.



O projeto pode ser implementado utilizando os seguintes estágios básicos do circuito:

O circuito do transmissor incluirá:

1) Um oscilador de frequência ajustável.
2) Uma meia ponte ou um circuito de ponte completa (de preferência)
3) Estágio do driver BJT / Mosfet.
4) um estágio de circuito LC



O estágio do circuito receptor incluirá:

1) Apenas o estágio do circuito LC.

Um exemplo de circuito para o carregador de bateria sem fio de alta corrente proposto pode ser testemunhado no diagrama a seguir, para simplificar, eliminei o uso de um circuito de ponte completa ou meia ponte, em vez de incorporar um circuito IC 555 comum.

circuito transmissor de carregador sem fio de alta corrente

O design acima representa o circuito do transmissor do circuito do carregador de bateria sem fio de alta potência usando um circuito IC 555 PWM.

Aqui, a saída pode ser um pouco ineficiente, pois o processo de condução é unilateral e não do tipo push pull.

Ainda assim, se este circuito estiver corretamente otimizado, pode-se esperar uma transferência decente de potência de alta corrente.

Lembre-se de que o fio dentro da bobina não deve ser um fio grosso de núcleo único, mas um monte de muitos fios finos. Isso permitirá melhor absorção de corrente e, portanto, maior taxa de transferência.

Como funciona

O IC 555 é basicamente configurado em seu modo PWM padrão que pode ser ajustado usando o potenciômetro de 5K mostrado, há outro resistor ajustável na forma de potenciômetro de 1M que pode ser usado para otimizar a frequência e o grau de ressonância do circuito.

O potenciômetro PWM pode ser usado para ajustar o nível de corrente enquanto o 1M para aumentar o nível de ressonância do circuito tanque LC.

O circuito tanque LC pode ser visto conectado com o transistor 2N3055 que alimenta este estágio LC com uma frequência correspondente à sua frequência base do pino # 3 do IC.

Como selecionar os componentes LC.

A seleção das peças LC de forma otimizada pode ser alcançada seguindo as instruções fornecidas neste artigo, que explica como otimizar a frequência de ressonância de uma rede de tanques LC .

Basicamente, se você souber o valor da frequência, L ou C, o parâmetro desconhecido pode ser facilmente calculado usando a fórmula sugerida ou esta Software de calculadora de ressonância LC .

O circuito receptor

A bobina para o circuito receptor deste carregador de bateria sem fio de alta corrente é exatamente semelhante à bobina transmissora. Ou seja, você pode simplesmente usar uma única bobina em execução contínua do início ao fim e adicionar um capacitor ressonante a esses terminais.

Certifique-se de que os valores LC são exatamente semelhantes aos valores Tx LC. A configuração pode ser vista na imagem a seguir:

circuito receptor de carregador sem fio de alta corrente

O transistor 2N2222 é introduzido para garantir que, ao ajustar a ressonância, o 2N3055 nunca seja submetido a uma situação de sobrecorrente. No caso de isso tender a acontecer, a sobrecorrente desenvolve uma quantidade equivalente de disparo em Rx suficiente para ativar o 2N2222, que por sua vez encurta a base do 2N3055 para o aterramento, inibindo-o de conduzir mais e, assim, evitando o dispositivo de possíveis danos.

Rx pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

Rx = 0,6 / Limite de corrente máxima do transistor (ou a transferência de energia sem fio)

Adicionando um regulador de tensão para carregar a bateria:

No diagrama acima, a saída do receptor deve ser conectada a um circuito regulador de tensão, como usar um circuito LM338 ou um circuito controlador opamp para ter certeza de que a saída pode ser alimentada com segurança para a bateria pretendida para carregá-la.

Se você tiver alguma dúvida, sinta-se à vontade para expressá-la por meio de seus comentários.

Layout PCB

Design de PCB de carregador de bateria sem fio


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