Transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại được chế tạo thường xuyên nhất bằng quá trình oxy hóa được kiểm soát bằng silicon. Hiện nay, đây là loại bóng bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất vì chức năng chính của bóng bán dẫn này là kiểm soát độ dẫn điện, nếu không thì dòng điện có thể cung cấp giữa các cực nguồn và cực xả của MOSFET phụ thuộc vào tổng điện áp đặt vào cực cổng của nó. Điện áp đặt vào cực cổng tạo ra một điện trường để điều khiển sự dẫn truyền của thiết bị. MOSFET được sử dụng để tạo ra các mạch ứng dụng khác nhau như bộ chuyển đổi DC-DC, Điều khiển động cơ, Biến tần , Truyền tải điện không dây , v.v. Bài viết này thảo luận về cách thiết kế mạch truyền tải điện không dây sử dụng hiệu suất cao MOSFET .

Truyền tải điện không dây với MOSFET

Ý tưởng chính của việc này là thiết kế hệ thống WPT (truyền điện không dây) với MOSFET và khớp nối cảm ứng cộng hưởng để điều khiển truyền tải điện giữa cuộn dây Tx & Rx. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sạc cuộn dây cộng hưởng từ AC, sau đó truyền nguồn cung cấp tiếp theo đến tải điện trở. Mạch này rất hữu ích trong việc sạc một thiết bị năng lượng thấp rất nhanh và mạnh mẽ thông qua khớp nối cảm ứng không dây.

Truyền tải điện không dây có thể được định nghĩa là; việc truyền năng lượng điện từ nguồn điện đến tải điện trong một khoảng cách mà không cần bất kỳ dây cáp hoặc dây dẫn nào được gọi là WPT (truyền tải điện không dây). Truyền tải điện không dây tạo ra một sự thay đổi đáng kinh ngạc trong lĩnh vực kỹ thuật điện, loại bỏ việc sử dụng cáp đồng thông thường và cả dây dẫn dòng điện. Truyền tải điện không dây hiệu quả, đáng tin cậy, chi phí bảo trì thấp và nhanh chóng cho tầm xa hoặc tầm ngắn. Điều này được sử dụng để sạc điện thoại di động hoặc pin sạc không dây.

Thành phần bắt buộc

Việc truyền tải điện không dây bằng mạch MOSFET chủ yếu bao gồm phần phát và phần thu. Các thành phần cần thiết để tạo nên phần máy phát để truyền tải điện không dây chủ yếu bao gồm; nguồn điện áp (Vdc) – 30V, tụ điện-6,8 nF, cuộn cảm RF (L1 & L2) là 8,6 μH & 8,6 μH, Cuộn dây máy phát (L) – 0,674 μH, điện trở R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, Tụ C hoạt động giống như một tụ điện cộng hưởng, điốt D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 và MOSFET Q2-IRF540

Các thành phần cần thiết để tạo nên bộ phận thu để truyền điện không dây chủ yếu bao gồm; điốt D1 đến D4 – D4007, Điện trở (R) – 1k ohm, Bộ điều chỉnh điện áp IC – LM7805 IC, cuộn thu (L) – 1.235μH, các tụ điện như C1 – 6.8nF và C2 là 220μF.

Truyền tải điện không dây với kết nối MOSFET

Các kết nối của phần máy phát truyền tải điện không dây như sau;

Mạch truyền tải điện không dây

Cực dương của điện trở R1 được nối với nguồn điện áp 30V và cực còn lại được nối với đèn LED. Cực âm của đèn LED được kết nối với GND thông qua điện trở R2.
Cực dương của điện trở R3 được nối với nguồn điện áp 30V và cực còn lại được nối với cực cổng của MOSFET. Ở đây, cực âm của đèn LED được nối với cực cổng của MOSFET.
Cực máng của MOSFET được nối với nguồn điện áp thông qua cực dương của diode và cuộn cảm 'L1'.
Thiết bị đầu cuối nguồn của MOSFET được kết nối với GND.
Trong cuộn cảm 'L1', một cực khác được kết nối với cực dương của diode D2 và cực âm của nó được kết nối với điện trở R3 thông qua tụ điện 'C' và cuộn cảm 'L'.
Cực dương của điện trở R4 được nối với nguồn điện áp và cực còn lại của điện trở được nối với cực cổng của MOSFET thông qua cực dương và cực âm của điốt D1 & D2.
Cực dương 'L2' của cuộn cảm được kết nối với nguồn điện áp và cực còn lại được kết nối với cực thoát của MOSFET thông qua cực dương của diode 'D2'.
Thiết bị đầu cuối nguồn của MOSFET được kết nối với GND.

Các kết nối của phần máy thu truyền điện không dây như sau;

Mạch thu chuyển nguồn không dây

Các cực dương của cuộn cảm 'L', tụ điện 'C1' được nối với cực dương của D1, và các cực khác của cuộn cảm 'L', tụ điện 'C1' được nối với cực âm của D4.
Đầu cực anode diode D2 được kết nối với đầu cực anode diode D3 và đầu cực anode diode D3 được kết nối với đầu cực anode diode D4.
Đầu cực âm của diode D2 được kết nối với đầu cực âm của diode D1 và cực dương của diode D1 được kết nối với các cực khác của cuộn cảm 'L' và tụ điện 'C1'.
Cực dương 'R' của điện trở được kết nối với cực âm của D1 & D2 và các cực khác của điện trở được kết nối với cực dương của đèn LED và cực âm của đèn LED được kết nối với GND.
Cực dương C2 của tụ điện được kết nối với cực đầu vào của IC LM7805, cực còn lại của nó được kết nối với GND và chân LM7805 IC GND được kết nối với GND.

Đang làm việc

Mạch truyền tải điện không dây này chủ yếu bao gồm hai phần máy phát và máy thu. Trong phần này, cuộn dây máy phát được làm bằng dây tráng men 6 mm hoặc dây nam châm. Thực chất dây này là dây đồng có phủ một lớp cách điện mỏng bên trên. Đường kính của cuộn dây máy phát là 6,5 inch hoặc 16,5cm & dài 8,5 cm.

Mạch phần máy phát bao gồm nguồn điện DC, cuộn dây máy phát & bộ tạo dao động. Nguồn điện DC cung cấp điện áp DC ổn định được cung cấp làm đầu vào cho mạch dao động. Sau đó, nó chuyển đổi điện áp DC thành nguồn điện xoay chiều với tần số cao & được cấp tới cuộn dây truyền tải. Do dòng điện xoay chiều có tần số cao nên cuộn dây máy phát sẽ cấp điện để tạo ra từ trường xen kẽ bên trong cuộn dây.

Cuộn dây máy thu trong phần máy thu được làm bằng dây đồng 18 AWG có đường kính 8cm. Trong mạch phần máy thu, cuộn dây máy thu lấy năng lượng đó dưới dạng điện áp xoay chiều cảm ứng trong cuộn dây của nó. Bộ chỉnh lưu trong phần máy thu này sẽ thay đổi điện áp từ AC sang DC. Cuối cùng, điện áp DC thay đổi này được cung cấp cho tải trong toàn bộ phân đoạn bộ điều khiển điện áp. Chức năng chính của bộ thu năng lượng không dây là sạc pin năng lượng thấp thông qua khớp nối cảm ứng.

Bất cứ khi nào cấp nguồn cho mạch máy phát, khi đó dòng điện một chiều sẽ cấp qua hai phía của cuộn dây L1 và L2 & đến các cực xả của MOSFET, khi đó điện áp sẽ xuất hiện tại các cực cổng của MOSFET & cố gắng BẬT các bóng bán dẫn .

Nếu chúng ta giả sử rằng MOSFET Q1 đầu tiên được BẬT thì điện áp tiêu hao của MOSFET thứ hai sẽ được kẹp gần với GND. Đồng thời, MOSFET thứ hai sẽ ở trạng thái tắt và điện áp tiêu hao của MOSFET thứ hai sẽ tăng lên đến mức cực đại và bắt đầu giảm do mạch điện trong bể được tạo ra bởi tụ điện 'C' và cuộn sơ cấp của bộ dao động trong suốt nửa chu kỳ.

Ưu điểm của việc truyền tải điện không dây là; rằng nó ít tốn kém hơn, đáng tin cậy hơn, không bao giờ hết pin trong vùng không dây, nó truyền tải nhiều điện năng hơn so với dây dẫn, rất tiện lợi, thân thiện với môi trường, v.v. Nhược điểm của việc truyền điện không dây là; rằng tổn thất điện năng cao, không định hướng và không hiệu quả trong khoảng cách xa hơn.

Các ứng dụng truyền tải điện không dây liên quan đến các ứng dụng công nghiệp bao gồm cảm biến không dây phía trên trục quay, sạc và cấp nguồn cho thiết bị không dây cũng như bảo vệ thiết bị kín nước bằng cách tháo dây sạc. Chúng được sử dụng để sạc thiết bị di động, thiết bị gia dụng, máy bay không người lái và xe điện. Chúng được sử dụng để vận hành và sạc các thiết bị cấy ghép y tế, bao gồm; máy tạo nhịp tim, nguồn cung cấp thuốc dưới da và các thiết bị cấy ghép khác. Những hệ thống truyền tải điện không dây này có thể được tạo trong nhà/breadbaord để hiểu hoạt động của nó. để xem

Làm cách nào để tạo thiết bị WirelessPowerTranfer tại nhà?

Tạo một thiết bị truyền điện không dây (WPT) đơn giản tại nhà có thể là một dự án thú vị và mang tính giáo dục, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là việc xây dựng một hệ thống WPT hiệu quả với công suất đầu ra đáng kể thường liên quan đến các thành phần và cân nhắc nâng cao hơn. Hướng dẫn này phác thảo một dự án DIY cơ bản nhằm mục đích giáo dục bằng cách sử dụng khớp nối quy nạp. Xin lưu ý rằng những thiết bị sau có công suất thấp và không phù hợp để sạc các thiết bị.

Vật liệu cần thiết:

Cuộn dây máy phát (Cuộn dây TX): Một cuộn dây (khoảng 10-20 vòng) quấn quanh dạng hình trụ, chẳng hạn như ống nhựa PVC.

“sơ đồ mạch phát và thu bluetooth ”
Cuộn dây nhận (Cuộn dây RX): Tương tự như Cuộn dây TX, nhưng tốt hơn là có nhiều vòng hơn để tăng điện áp đầu ra.
LED (Light Eming Diode): Là một tải đơn giản để thể hiện sự truyền tải điện năng.
MOSFET kênh N (ví dụ: IRF540): Để tạo bộ dao động và chuyển đổi Cuộn dây TX.
Điốt (ví dụ: 1N4001): Để chỉnh lưu đầu ra AC từ Cuộn dây RX.
Tụ điện (ví dụ: 100μF): Để làm phẳng điện áp chỉnh lưu.
Điện trở (ví dụ: 220Ω): Để giới hạn dòng điện LED.
Nguồn pin hoặc nguồn DC: Để cấp nguồn cho máy phát (TX).
Breadboard và Jumper Wires: Để xây dựng mạch điện.
Súng bắn keo nóng: Để cố định các cuộn dây vào đúng vị trí.

Giải thích mạch:

Hãy xem mạch phát và mạch thu phải được kết nối như thế nào.

Bên phát (TX):

Nguồn pin hoặc DC: Đây là nguồn điện cho máy phát. Kết nối cực dương của pin hoặc nguồn điện DC với đường ray dương của bảng mạch của bạn. Kết nối cực âm với đường ray âm (GND).
Cuộn dây TX (Cuộn dây máy phát): Nối một đầu của Cuộn dây TX với cực xả (D) của MOSFET. Đầu kia của Cuộn dây TX kết nối với đường ray dương của bo mạch chủ, đây là nơi kết nối cực dương của nguồn điện của bạn.
MOSFET (IRF540): Đầu cực nguồn (S) của MOSFET được kết nối với đường ray âm (GND) của bo mạch chủ. Điều này liên kết cực nguồn của MOSFET với cực âm của nguồn điện của bạn.
Cổng (G) Cực của MOSFET: Trong mạch đơn giản, cực này không được kết nối, giúp bật MOSFET liên tục một cách hiệu quả.

Bên nhận (RX):

“Bộ khuếch đại thiết bị đo 3 op amp ”

LED (Tải): Kết nối cực dương (dây dẫn dài hơn) của đèn LED với đường ray dương của bảng mạch. Kết nối cực âm (dây dẫn ngắn hơn) của đèn LED với một đầu của Cuộn dây RX.
Cuộn dây RX (Cuộn dây thu): Đầu kia của Cuộn dây RX phải được kết nối với đường ray âm (GND) của bảng mạch. Điều này tạo ra một mạch kín cho đèn LED.
Diode (1N4001): Đặt diode giữa cực âm của đèn LED và đường ray âm (GND) của bảng mạch. Cực âm của diode phải được kết nối với cực âm của đèn LED và cực dương của nó phải được kết nối với đường ray âm.
Tụ điện (100μF): Nối một dây dẫn của tụ điện với cực âm của diode (phía cực dương của đèn LED). Kết nối dây dẫn còn lại của tụ điện với đường ray dương của bảng mạch. Tụ điện này giúp làm phẳng điện áp chỉnh lưu, cung cấp điện áp ổn định hơn cho đèn LED.

Đó là cách các thành phần được kết nối trong mạch. Khi bạn cấp nguồn cho phía máy phát (TX), Cuộn dây TX sẽ tạo ra một từ trường thay đổi, tạo ra một điện áp trong Cuộn dây RX ở phía máy thu (RX). Điện áp cảm ứng này được chỉnh lưu, làm mịn và sử dụng để cấp nguồn cho đèn LED, thể hiện sự truyền năng lượng không dây ở dạng rất cơ bản. Hãy nhớ rằng đây là cuộc trình diễn tiêu tốn ít năng lượng và mang tính giáo dục, không phù hợp với các ứng dụng sạc không dây thực tế.