Metall-oxid-halvledarfälteffekttransistorn tillverkas oftast med kiselkontrollerad oxidation. För närvarande är detta den mest använda transistortypen eftersom den huvudsakliga funktionen hos denna transistor är att kontrollera konduktiviteten, annars beror hur mycket ström som kan tillföras mellan MOSFET:s source & drain-terminaler på summan av pålagd spänning till dess gateterminal. Spänningen som appliceras på grindterminalen alstrar ett elektriskt fält för att styra anordningens ledning. MOSFETs används för att göra olika applikationskretsar som DC-DC-omvandlare, motorstyrning, Växelriktare , Trådlös kraftöverföring , etc. Den här artikeln diskuterar hur man designar en trådlös strömöverföringskrets med mycket effektiva MOSFET .

Trådlös kraftöverföring med MOSFET

Huvudkonceptet för detta är att designa ett WPT-system (trådlös kraftöverföring) med MOSFET:er och resonansinduktiv koppling för att styra kraftöverföringen mellan en Tx & Rx-spole. Detta kan göras med resonansspoleladdning från AC, efter att sända efterföljande matning till den resistiva lasten. Denna krets är till hjälp för att ladda en lågeffektsenhet mycket snabbt och kraftfullt genom induktiv koppling trådlöst.

Trådlös kraftöverföring kan definieras som; den elektriska energiöverföringen från strömkällan till en elektrisk last över en sträcka utan några kablar eller ledande ledning kallas WPT (trådlös kraftöverföring). Trådlös kraftöverföring gör en extraordinär förändring inom det elektriska teknikområdet som tar bort användningen av konventionella kopparkablar och även strömförande ledningar. Trådlös kraftöverföring är effektiv, pålitlig, låg underhållskostnad och snabb för långa eller korta avstånd. Detta används för att ladda en mobiltelefon eller ett uppladdningsbart batteri trådlöst.

Nödvändiga komponenter

Den trådlösa kraftöverföringen med en MOSFET-krets inkluderar huvudsakligen sändardelen och mottagardelen. De komponenter som krävs för att göra sändarsektionen för trådlös kraftöverföring inkluderar huvudsakligen; spänningskälla (Vdc) – 30V, kondensator-6,8 nF, RF-drossel (L1 & L2) är 8,6 μH & 8,6 μH, sändarspole (L) – 0,674 μH, motstånd R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, Kondensator C fungerar som resonanskondensatorer, dioderna D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 och MOSFET Q2-IRF540

De komponenter som krävs för att göra en mottagardel för trådlös kraftöverföring inkluderar huvudsakligen; dioder D1 till D4 – D4007, Resistor (R) – 1k ohm, spänningsregulator IC – LM7805 IC, mottagarspole (L) – 1,235μH, kondensatorer som C1 – 6,8nF och C2 är 220μF.

Trådlös kraftöverföring med MOSFET-anslutningar

Anslutningarna för den trådlösa kraftöverföringssändaren följer som;

Trådlös kraftöverföringssändarkrets

R1-motståndets positiva terminal är ansluten till en 30V spänningskälla och den andra terminalen är ansluten till LED. Katodterminalen på LED är ansluten till GND genom ett R2-motstånd.
R3-motståndets positiva terminal är ansluten till en 30V spänningskälla och en annan terminal är ansluten till gate terminalen på MOSFET. Här är lysdiodens katodterminal ansluten till gateterminalen på MOSFET.
Drain-terminalen på MOSFET är ansluten till spänningsförsörjningen genom den positiva terminalen på dioden och induktor ‘L1’.
Källterminalen på MOSFET är ansluten till GND.
I induktorn 'L1' är en annan terminal ansluten till anodterminalen på D2-dioden och dess katodterminal är ansluten till R3-motståndet genom kondensatorerna 'C' och induktorn 'L'.
R4-motståndets positiva terminal är ansluten till spänningsförsörjningen och den andra terminalen på motståndet är ansluten till gate terminalen på MOSFET genom anod- och katodterminalerna på dioderna D1 & D2.
Induktorns 'L2' positiva terminal är ansluten till spänningsförsörjningen och den andra terminalen är ansluten till drain terminalen på MOSFET genom anodterminalen på diod 'D2'.
Källterminalen på MOSFET är ansluten till GND.

Anslutningarna för den trådlösa strömöverföringsmottagaren följer som;

Trådlös strömöverföringsmottagarkrets

Induktansspolen 'L', kondensatorns 'C1' positiva terminaler är anslutna till anodterminalen på D1, och de andra terminalerna på induktorn 'L', kondensatorn 'C1' är anslutna till katodterminalen på D4.
D2-diodanodterminalen är ansluten till D3-diodens katodterminal och D3-diodanodterminalen är ansluten till D4-diodanodterminalen.
D2-diodkatodterminalen är ansluten till D1-diodkatodterminalen och D1-diodanodterminalen är ansluten till andra terminaler på induktor 'L' och kondensator 'C1'.
Motståndets 'R' positiva terminal är ansluten till katodterminalerna på D1 & D2 och andra terminaler på ett motstånd är anslutna till en anodterminal av LED och katodterminalen på LED är ansluten till GND.
Kondensatorns C2 positiva terminal är ansluten till en ingångsterminal på LM7805 IC, dess andra terminal är ansluten till GND och LM7805 IC GND-stiftet är ansluten till GND.

Arbetssätt

Denna trådlösa kraftöverföringskrets innehåller huvudsakligen två sektioner sändare och mottagare. I detta avsnitt är sändarspolen gjord med 6 mm emaljerad tråd eller magnettråd. Egentligen är denna tråd en koppartråd med ett tunt isoleringsskikt på. Diametern på sändarspolen är 6,5 tum eller 16,5 cm och 8,5 cm lång.

Sändarsektionskretsen inkluderar en likströmskälla, en sändarspole och oscillator. En DC-strömkälla ger en stabil DC-spänning som ges som en ingång till oscillatorkretsen. Efter det ändrar den likspänning till växelström med hög frekvens och ges till sändningsspolen. På grund av växelström med hög frekvens kommer sändarspolen att aktiveras för att producera ett alternerande magnetfält i spolen.

Mottagarspolen i mottagardelen är gjord med 18 AWG koppartråd som har en diameter på 8 cm. I mottagarsektionskretsen får mottagarspolen den energin som en inducerad växelspänning i sin spole. En likriktare i denna mottagardel ändrar spänningen från AC till DC. Äntligen tillförs denna ändrade likspänning till lasten genom ett spänningsregulatorsegment. Huvudfunktionen hos en trådlös strömmottagare är att ladda ett lågeffektsbatteri genom induktiv koppling.

Närhelst strömförsörjningen tillförs sändarkretsen, då matas likström genom de två sidorna av L1- och L2-spolarna och till MOSFET:s dräneringsterminaler, då kommer spänningen att visas vid gateterminalerna på MOSFETs och försöker slå PÅ transistorerna .

Om vi antar att den första MOSFET Q1 är påslagen, kommer dräneringsspänningen för den andra MOSFET att klämmas till nära GND. Samtidigt kommer den andra MOSFET:en att vara i avstängt tillstånd, och dräneringsspänningen för den andra MOSFET kommer att öka till topp och börja sjunka på grund av tankkretsen som skapas av 'C' kondensatorn och oscillatorns primärspole under en enda halvcykel.

Fördelarna med trådlös kraftöverföring är; att det är billigare, mer pålitligt, aldrig tar slut på batteri inom trådlösa zoner, det effektivt överför mer kraft jämfört med kablar, mycket bekvämt, miljövänligt, etc. Nackdelarna med trådlös kraftöverföring är; att effektförlusten är hög, oriktad och inte effektiv för längre avstånd.

De tillämpningar för trådlös kraftöverföring involverar industriella applikationer som inkluderar trådlösa sensorer ovanför roterande axlar, laddning och strömförsörjning av trådlös utrustning, och säkra vattentät utrustning genom att ta bort laddningssladdar. Dessa används för laddning av mobila enheter, hushållsapparater, obemannade flygplan och elfordon. Dessa används för drift och laddning av medicinska implantat som inkluderar; pacemakers, subkutana läkemedelsförråd och andra implantat. Dessa trådlösa kraftöverföringssystem kan skapas i hemmet/breadbaord för att förstå dess funktion. låt se

Hur skapar man en WirelessPowerTransfer-enhet hemma?

Att skapa en enkel trådlös kraftöverföringsenhet (WPT) hemma kan vara ett roligt och lärorikt projekt, men det är viktigt att notera att att bygga ett effektivt WPT-system med betydande uteffekt vanligtvis involverar mer avancerade komponenter och överväganden. Denna guide beskriver ett grundläggande gör-det-själv-projekt för utbildningsändamål med induktiv koppling. Var medveten om att följande har låg effekt och inte lämpar sig för laddning av enheter.

Material behövs:

Sändarspole (TX-spole): En trådspole (cirka 10-20 varv) lindad runt en cylindrisk form, till exempel ett PVC-rör.
Mottagarspole (RX-spole): Liknar TX-spolen, men helst med fler varv för ökad utspänning.

“hur man använder pid controller ”
LED (Light Emitting Diode): Som en enkel belastning för att demonstrera kraftöverföring.
N-kanals MOSFET (t.ex. IRF540): För att skapa en oscillator och byta TX-spolen.
Diod (t.ex. 1N4001): För att likrikta AC-utgången från RX-spolen.
Kondensator (t.ex. 100μF): För att jämna ut den likriktade spänningen.
Motstånd (t.ex. 220Ω): För att begränsa LED-strömmen.
Batteri- eller DC-strömförsörjning: För att driva sändaren (TX).
Breadboard och bygelledningar: För att bygga kretsen.
Varmlimpistol: För att säkra spolarna på plats.

Kretsförklaring:

Låt se hur sändar- och mottagarkretsen måste anslutas.

Sändarsida (TX):

Batteri eller DC-försörjning: Detta är din strömkälla för sändaren. Anslut den positiva polen på batteriet eller DC-strömförsörjningen till den positiva skenan på din breadboard. Anslut minuspolen till minusskenan (GND).
TX-spole (sändarspole): Anslut ena änden av TX-spolen till uttaget (D) på MOSFET. Den andra änden av TX-spolen ansluts till den positiva skenan på breadboard, som är där den positiva terminalen på din strömkälla är ansluten.
MOSFET (IRF540): Källan (S) terminalen på MOSFET är ansluten till den negativa skenan (GND) på breadboard. Detta binder MOSFET:s källuttag till minuspolen på din strömkälla.
Gate (G) Terminal på MOSFET: I den förenklade kretsen lämnas denna terminal oansluten, vilket effektivt sätter på MOSFET kontinuerligt.

Mottagarsida (RX):

Lysdiod (belastning): Anslut anoden (längre ledning) på lysdioden till den positiva skenan på brödbrädan. Anslut katoden (kortare ledning) på lysdioden till ena änden av RX-spolen.
RX-spolen (mottagarspolen): Den andra änden av RX-spolen ska anslutas till den negativa skenan (GND) på brödbrädan. Detta skapar en sluten krets för lysdioden.

“hur mäter en ammeter ström ”
Diod (1N4001): Placera dioden mellan katoden på lysdioden och den negativa skenan (GND) på brödbrädan. Diodens katod ska anslutas till lysdiodens katod och dess anod ska anslutas till den negativa skenan.
Kondensator (100μF): Anslut en ledning av kondensatorn till katoden på dioden (anodsidan av lysdioden). Anslut den andra ledningen av kondensatorn till den positiva skenan på breadboard. Denna kondensator hjälper till att jämna ut den likriktade spänningen, vilket ger en mer stabil spänning till lysdioden.

Det är så komponenterna är anslutna i kretsen. När du driver sändarsidan (TX) genererar TX-spolen ett föränderligt magnetfält, vilket inducerar en spänning i RX-spolen på mottagarsidan (RX). Denna inducerade spänning likriktas, utjämnas och används för att driva lysdioden, vilket visar trådlös kraftöverföring i en mycket grundläggande form. Kom ihåg att detta är en lågeffekts och pedagogisk demonstration, inte lämplig för praktiska trådlösa laddningsapplikationer.