Ang metal-oxide-semiconductor field-effect transistor ay gawa-gawa gamit ang silicon-controlled na oksihenasyon sa pinakamadalas. Sa kasalukuyan, ito ang pinakakaraniwang ginagamit na uri ng transistor dahil ang pangunahing function ng transistor na ito ay upang kontrolin ang conductivity, kung hindi, kung gaano karaming kasalukuyang maaaring ibigay sa pagitan ng MOSFETs source at drain terminal ay depende sa kabuuan ng inilapat na boltahe sa gate terminal nito. Ang boltahe na inilapat sa terminal ng gate ay gumagawa ng isang electric field upang kontrolin ang pagpapadaloy ng aparato. Ang mga MOSFET ay ginagamit upang gumawa ng iba't ibang mga circuit ng aplikasyon tulad ng mga DC-DC converter, Motor control, Mga inverters , Wireless na paglipat ng kuryente , atbp. Tinatalakay ng artikulong ito kung paano magdisenyo ng wireless power transfer circuit gamit ang mataas na kahusayan MOSFET .

Wireless Power Transfer na may MOSFET

Ang pangunahing konsepto nito ay ang disenyo ng isang WPT (wireless power transfer) system na may mga MOSFET at resonant inductive coupling para sa pagkontrol sa power transmission sa pagitan ng Tx & Rx coil. Magagawa ito gamit ang resonant coil na nagcha-charge mula sa AC, pagkatapos nito ay nagpapadala ng kasunod na supply sa resistive load. Nakakatulong ang circuit na ito sa pag-charge ng isang low-power na device nang napakabilis at napakalakas sa pamamagitan ng inductive coupling nang wireless.

Ang wireless power transmission ay maaaring tukuyin bilang; ang paghahatid ng elektrikal na enerhiya mula sa pinagmumulan ng kuryente patungo sa isang electric load para sa isang distansya na walang anumang mga cable o conducting wire ay kilala bilang WPT (wireless power transmission). Ang wireless power transfer ay gumagawa ng isang pambihirang pagbabago sa loob ng electrical engineering field na nag-aalis sa paggamit ng mga conventional copper cable at pati na rin ang kasalukuyang-carrying na mga wire. Ang wireless power transmission ay mahusay, maaasahan, mababang gastos sa pagpapanatili, at mabilis para sa long-range o short-range. Ito ay ginagamit para sa pag-charge ng cell phone o rechargeable na baterya nang wireless.

Mga Kinakailangang Bahagi

Ang wireless power transfer na may MOSFET circuit ay pangunahing kasama ang seksyon ng transmitter at seksyon ng receiver. Ang mga kinakailangang bahagi upang gumawa ng seksyon ng transmiter para sa wireless power transfer ay pangunahing kasama; boltahe source (Vdc) – 30V, capacitor-6.8 nF, RF chokes (L1 & L2) ay 8.6 μH & 8.6 μH, Transmitter coil (L) – 0.674 μH, mga resistor Ang R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, Capacitor C ay gumagana tulad ng isang resonating capacitor, diodes D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 at MOSFET Q2-IRF540

Ang mga kinakailangang bahagi para gumawa ng seksyon ng receiver para sa wireless power transfer ay pangunahing kasama; diodes D1 hanggang D4 - D4007, Resistor (R) - 1k ohm, regulator ng boltahe IC - LM7805 IC, receiver coil (L) - 1.235μH, mga capacitor tulad ng C1 - 6.8nF at C2 ay 220μF.

Wireless Power Transfer na may MOSFET Connections

Ang mga koneksyon ng seksyon ng wireless power transfer transmitter ay sumusunod bilang;

Wireless Power Transfer Transmitter Circuit

Ang R1 resistor positive terminal ay konektado sa isang 30V boltahe na pinagmulan at ang isa pang terminal ay konektado sa LED. Ang cathode terminal ng LED ay konektado sa GND sa pamamagitan ng isang R2 risistor.
Ang R3 resistor positive terminal ay konektado sa isang 30V boltahe na pinagmulan at isa pang terminal ay konektado sa gate terminal ng MOSFET. Dito, ang cathode terminal ng LED ay konektado sa gate terminal ng MOSFET.
Ang drain terminal ng MOSFET ay konektado sa supply ng boltahe sa pamamagitan ng positibong terminal ng diode at inductor 'L1'.
Ang source terminal ng MOSFET ay konektado sa GND.
Sa inductor 'L1' isa pang terminal ay konektado sa anode terminal ng D2 diode at ang cathode terminal nito ay konektado sa R3 risistor sa pamamagitan ng capacitors 'C' at inductor 'L'.
Ang positibong terminal ng R4 risistor ay konektado sa supply ng boltahe at ang iba pang terminal ng risistor ay konektado sa gate terminal ng MOSFET sa pamamagitan ng anode at cathode terminal ng diodes D1 & D2.
Ang inductor 'L2' positive terminal ay konektado sa boltahe supply at ang isa pang terminal ay konektado sa drain terminal ng MOSFET sa pamamagitan ng anode terminal ng diode 'D2'.
Ang source terminal ng MOSFET ay konektado sa GND.

Ang mga koneksyon ng seksyon ng wireless power transfer receiver ay sumusunod bilang;

Wireless Power Transfer Receiver Circuit

Ang inductor 'L', capacitor 'C1' positive terminal ay konektado sa anode terminal ng D1, at ang iba pang mga terminal ng inductor 'L', capacitor 'C1' ay konektado sa cathode terminal ng D4.
Ang D2 diode anode terminal ay konektado sa D3 diode cathode terminal at ang D3 diode anode terminal ay konektado sa D4 diode anode terminal.
Ang D2 diode cathode terminal ay konektado sa D1 diode cathode terminal at ang D1 diode anode terminal ay konektado sa iba pang mga terminal ng inductor 'L', at capacitor 'C1'.
Ang positibong terminal ng resistor na 'R' ay konektado sa mga terminal ng cathode ng D1 at D2 at ang iba pang mga terminal ng isang risistor ay konektado sa isang anode terminal ng LED at ang cathode terminal ng LED ay konektado sa GND.
Ang capacitor C2 positive terminal ay konektado sa isang input terminal ng LM7805 IC ang isa pang terminal nito ay konektado sa GND at ang LM7805 IC GND pin ay konektado sa GND.

Nagtatrabaho

Ang wireless power transfer circuit na ito ay pangunahing may kasamang dalawang seksyong transmitter at receiver. Sa seksyong ito, ang transmitter coil ay ginawa gamit ang 6mm enameled wire o magnet wire. Sa totoo lang, ang wire na ito ay isang copper wire na may manipis na insulation coating layer dito. Ang diameter ng transmitter coil ay 6.5 pulgada o 16.5cm at 8.5 cm ang haba.

Kasama sa circuit ng seksyon ng transmitter ang isang DC power source, isang transmitter coil at oscillator. Ang isang DC power source ay nagbibigay ng isang matatag na boltahe ng DC na ibinibigay bilang isang input sa oscillator circuit. Pagkatapos nito, binabago nito ang DC boltahe sa AC power na may mataas na dalas at ibinibigay sa transmitting coil. Dahil sa AC current na may mataas na frequency, ang transmitter coil ay magpapasigla upang makabuo ng isang alternating magnetic field sa loob ng coil.

Ang receiver coil sa loob ng receiver section ay ginawa gamit ang 18 AWG copper wire na may diameter na 8cm. Sa circuit ng seksyon ng receiver, nakukuha ng receiver coil ang enerhiya na iyon bilang isang sapilitan na alternating boltahe sa coil nito. Ang isang rectifier sa seksyon ng receiver na ito ay nagbabago ng boltahe mula AC patungo sa DC. Sa wakas, ang binagong boltahe ng DC na ito ay ibinibigay sa pagkarga sa buong segment ng controller ng boltahe. Ang pangunahing function ng isang wireless power receiver ay upang singilin ang isang mababang-kapangyarihan na baterya sa pamamagitan ng inductive coupling.

Sa tuwing ang power supply ay ibinibigay sa transmitter circuit, pagkatapos ay ang DC current supply sa dalawang gilid ng L1 at L2 coils at sa MOSFETs drain terminals, pagkatapos ay lalabas ang boltahe sa gate terminals ng MOSFETs at sinusubukang i-on ang mga transistor. .

Kung ipagpalagay namin na ang unang MOSFET Q1 ay naka-ON, pagkatapos ay ang drain voltage ng pangalawang MOSFET ay i-clamp upang malapit sa GND. Kasabay nito, ang pangalawang MOSFET ay nasa off condition, at ang drain voltage ng pangalawang MOSFET ay tataas hanggang sa peak at magsisimulang bumaba dahil sa tank circuit na nilikha ng 'C' capacitor at primary coil ng oscillator sa isang kalahating cycle.

Ang mga pakinabang ng wireless power transfer ay; na ito ay mas mura, mas maaasahan, hindi nauubusan ng lakas ng baterya sa loob ng mga wireless zone, ito ay mahusay na nagpapadala ng mas maraming kapangyarihan kumpara sa mga wire, napaka-maginhawa, eco-friendly, atbp. Ang mga disadvantages ng wireless power transfer ay; na ang pagkawala ng kuryente ay mataas, hindi nakadirekta, at hindi mahusay para sa mas mahabang distansya.

Ang mga aplikasyon ng wireless power transfer kasangkot ang mga pang-industriyang application na kinabibilangan ng mga wireless sensor sa itaas ng mga rotary shaft, pag-charge at pagpapagana ng mga wireless na kagamitan, at pag-secure ng mga kagamitang hindi tinatablan ng tubig sa pamamagitan ng pag-alis ng mga charging cord. Ginagamit ang mga ito para sa pagcha-charge ng mga mobile device, appliances sa bahay, sasakyang panghimpapawid at de-kuryenteng sasakyan. Ginagamit ang mga ito para sa pagpapatakbo at pagsingil ng mga medikal na implant na kinabibilangan; pacemaker, subcutaneous na mga supply ng gamot at iba pang implant. Ang wireless power transfer system na ito ay maaaring gawin sa bahay/breadbaord para maunawaan ang operasyon nito. tingnan natin

Paano lumikha ng isang WirelessPowerTranfer device sa bahay?

Ang paggawa ng isang simpleng wireless power transfer (WPT) device sa bahay ay maaaring maging isang masaya at pang-edukasyon na proyekto, ngunit mahalagang tandaan na ang pagbuo ng isang mahusay na WPT system na may makabuluhang power output ay karaniwang may kasamang mas advanced na mga bahagi at pagsasaalang-alang. Binabalangkas ng gabay na ito ang isang pangunahing proyekto ng DIY para sa mga layuning pang-edukasyon gamit ang inductive coupling. Mangyaring magkaroon ng kamalayan na ang sumusunod ay mahina at hindi angkop para sa pag-charge ng mga device.

Mga Materyales na Kailangan:

Transmitter Coil (TX Coil): Isang coil ng wire (sa paligid ng 10-20 turns) na sugat sa paligid ng cylindrical form, tulad ng PVC pipe.
Receiver Coil (RX Coil): Katulad ng TX Coil, ngunit mas mabuti na may mas maraming pagliko para sa tumaas na output ng boltahe.
LED (Light Emitting Diode): Bilang isang simpleng pagkarga upang ipakita ang paglipat ng kuryente.

“prinsipyo ng pagtatrabaho ng awtomatikong boltahe ”
N-channel MOSFET (hal., IRF540): Upang lumikha ng isang oscillator at ilipat ang TX Coil.
Diode (hal., 1N4001): Para sa pagwawasto ng AC output mula sa RX Coil.
Capacitor (hal., 100μF): Upang pakinisin ang rectified boltahe.
Resistor (hal., 220Ω): Upang limitahan ang kasalukuyang LED.
Baterya o DC Power Supply: Para paganahin ang transmitter (TX).
Breadboard at Jumper Wires: Para sa pagbuo ng circuit.
Hot Glue Gun: Upang ma-secure ang mga coils sa posisyon.

Paliwanag ng Circuit:

Tingnan natin kung paano kailangang konektado ang Transmitter at receiver circuit.

Gilid ng Transmitter (TX):

Baterya o DC Supply: Ito ang iyong pinagmumulan ng kuryente para sa transmitter. Ikonekta ang positibong terminal ng baterya o DC power supply sa positibong rail ng iyong breadboard. Ikonekta ang negatibong terminal sa negatibong riles (GND).
TX Coil (Transmitter Coil): Ikonekta ang isang dulo ng TX Coil sa drain (D) terminal ng MOSFET. Ang kabilang dulo ng TX Coil ay kumokonekta sa positibong riles ng breadboard, kung saan nakakonekta ang positibong terminal ng iyong pinagmumulan ng kuryente.
MOSFET (IRF540): Ang source (S) terminal ng MOSFET ay konektado sa negative rail (GND) ng breadboard. Itinatali nito ang source terminal ng MOSFET sa negatibong terminal ng iyong power source.
Gate (G) Terminal ng MOSFET: Sa pinasimpleng circuit, ang terminal na ito ay naiwang hindi nakakonekta, na epektibong nag-o-on sa MOSFET.

Side ng Receiver (RX):

LED (Load): Ikonekta ang anode (mas mahabang lead) ng LED sa positibong rail ng breadboard. Ikonekta ang cathode (mas maikling lead) ng LED sa isang dulo ng RX Coil.
RX Coil (Receiver Coil): Ang kabilang dulo ng RX Coil ay dapat na konektado sa negatibong rail (GND) ng breadboard. Lumilikha ito ng closed circuit para sa LED.
Diode (1N4001): Ilagay ang diode sa pagitan ng cathode ng LED at ng negative rail (GND) ng breadboard. Ang cathode ng diode ay dapat na konektado sa cathode ng LED, at ang anode nito ay dapat na konektado sa negatibong rail.
Capacitor (100μF): Ikonekta ang isang lead ng capacitor sa cathode ng diode (ang anode side ng LED). Ikonekta ang isa pang lead ng capacitor sa positibong rail ng breadboard. Tinutulungan ng kapasitor na ito na pakinisin ang naayos na boltahe, na nagbibigay ng mas matatag na boltahe sa LED.

Iyan ay kung paano ang mga bahagi ay konektado sa circuit. Kapag pinapagana mo ang transmitter side (TX), ang TX Coil ay bumubuo ng nagbabagong magnetic field, na nag-uudyok ng boltahe sa RX Coil sa receiver side (RX). Ang sapilitan na boltahe na ito ay itinutuwid, pinapakinis, at ginagamit upang paganahin ang LED, na nagpapakita ng wireless power transfer sa isang napakapangunahing anyo. Tandaan na ito ay isang mababang-kapangyarihan at pang-edukasyon na pagpapakita, hindi angkop para sa mga praktikal na wireless charging application.