Circuito de carregador de bateria sem fio de alta corrente

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

Introdução

Em muitos dos meus artigos anteriores, discuti extensivamente a transferência de energia sem fio; neste artigo, daremos um passo adiante e tentaremos aprender como projetar uma versão atual dele que possa ser aplicada a qualquer operação de transferência sem fio de alta potência, como carregue a bateria de um carro elétrico, etc. A idéia de otimizar um circuito de transferência de energia sem fio é bastante semelhante à otimizando um circuito de aquecimento por indução, em que ambos os conceitos podem ser vistos usando a otimização do estágio do tanque de LC para atingir a potência de saída desejada com a maior eficiência possível.

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

O circuito do transmissor incluirá:

1) Um oscilador de frequência ajustável.
2) Meia ponte ou circuito completo da ponte (de preferência)
3) estágio piloto BJT / Mosfet.
4) circuito LC de um estágio

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 visto no diagrama a seguir; por simplicidade, 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 projeto acima representa o circuito transmissor do circuito do carregador de bateria sem fio de alta potência usando o 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 esse circuito for otimizado adequadamente, pode-se esperar uma transferência decente de energia de alta corrente.

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

Como funciona

O IC 555 é basicamente definido no modo PWM padrão, que pode ser ajustado usando o potenciômetro 5K mostrado; existe outro resistor ajustável em forma de potenciômetro 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 atingir o nível de ressonância do circuito do tanque de LC.


O circuito do tanque de LC pode ser visto conectado ao transistor 2N3055 que fornece esse estágio de LC com uma frequência correspondente à sua frequência base do pino nº 3 do IC.

Como selecionar componentes de LC.

A seleção ideal de peças de LC pode ser alcançada seguindo as instruções fornecidas neste artigo que explicam Como otimizar a frequência de ressonância de uma rede de tanques LC.

Basicamente, se você souber o valor da frequência e L ou C, o parâmetro desconhecido poderá ser facilmente calculado usando a fórmula sugerida ou esta Software de Calculadora de Ressonância LC.

O circuito receptor

A bobina do circuito receptor deste carregador de bateria sem fio de alta corrente é exatamente semelhante à bobina do transmissor. Ou seja, você pode simplesmente usar uma bobina de operação contínua do início ao fim e adicionar um capacitor ressonante nesses terminais.

Verifique se os valores de LC são exatamente semelhantes aos valores de LC de Tx. A configuração pode ser vista na seguinte imagem:

circuito receptor de corrente 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. Caso isso ocorra, a sobrecorrente desenvolve uma quantidade equivalente de ativação por meio de Rx, suficiente para ativar o 2N2222, que por sua vez encurta a base do 2N3055, impedindo que continue e, assim, impedindo que o dispositivo sofra uma possível doeu.

Rx pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

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

Adicione um regulador de tensão para carregar a bateria:

No diagrama acima, a saída do receptor deve ser conectada a um circuito de regulação de tensão, como o uso de um circuito LM338 ou um circuito controlador opamp para garantir que a saída possa ser alimentada com segurança à bateria destinada ao carregamento.

Se você tiver mais perguntas, não hesite em expressá-las através de seus comentários.

Layout de PCB

Carregador de bateria sem fio PCB Design



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

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