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Circuito do carregador de bateria sem fio de alta corrente

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, discuti de forma abrangente a transferência de energia sem fio, neste artigo daremos um passo à frente e tentaremos aprender como projetar uma versão de alta corrente do mesmo que pode ser aplicada para 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 à otimização de um circuito de aquecedor 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 no maior eficiência possível.

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

O Circuito do Transmissor incluirá:

1) Um oscilador de frequência ajustável.
2) Uma meia ponte ou um circuito em ponte completa (de preferência)
3) Estágio de 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 visto no diagrama a seguir, para simplificar, eliminei o uso de um circuito de ponte completa ou meia ponte, em vez disso, incorporei um circuito IC 555 comum.

CIRCUITO TRANSMISSOR DE CARREGADOR SEM FIO DE ALTA CORRENTE

O projeto acima representa o circuito transmissor do circuito 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 for otimizado corretamente, pode-se esperar dele uma transferência de potência de alta corrente decente.

Lembre-se de que o fio dentro da bobina não deve ser um fio grosso de núcleo único, mas sim um monte de muitos fios finos. Isso permitirá uma melhor absorção da 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 atingir o nível de ressonância do circuito do tanque LC.

O circuito do 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 ideal das peças LC 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 conhece o valor da frequência e L ou C, o parâmetro desconhecido pode ser facilmente calculado usando a fórmula sugerida ou este software de calculadora de ressonância LC.

O Circuito Receptor

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

Certifique-se de que os valores de LC sejam exatamente semelhantes aos valores de 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. Caso isso tenda a acontecer, a sobrecorrente desenvolve uma quantidade equivalente de disparo em Rx suficiente para ativar o 2N2222, que por sua vez causa um curto-circuito na base 2N3055 para o terra, inibindo-o de conduzir mais e evitando assim um possível dano ao dispositivo.

Rx pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

Rx = 0,6/Max atual Limite 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 com um circuito regulador de tensão, como usar um circuito LM338 ou um circuito controlador de amplificador operacional para garantir que a saída possa ser alimentada com segurança para a bateria pretendida para carregá-la.

Se você tiver mais dúvidas, sinta-se à vontade para expressá-las através de seus comentários.

Layout da placa de circuito impresso

DESIGN DE PCB DE CARREGADOR DE BATERIA SEM FIO

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FONTE


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