Главная » Источники питания » Схема беспроводного источника питания мощностью 5-20 Вт

Схема беспроводного источника питания мощностью 5-20 Вт

В статье представлена схема беспроводного источника питания постоянного тока, в которой для передачи энергии используется прямая связь магнитных полей передающей и приемной катушек, работающих в резонансе.

В зависимости от условий подключения и питания, схема способна передавать по беспроводной связи 5…20 Вт.

Система состоит из двух блоков, передатчика и приемника с выпрямителем и фильтром, обеспечивающим постоянное напряжение на выходе.

Схема передатчика показана на рисунке 1, а приемника на рисунке 2. Мы отказались от использования специализированных микросхем для беспроводной передачи энергии (WPT) в пользу стандартных доступных компонентов. Это, конечно, имеет недостатки в виде худших параметров, но открывает путь для экспериментов с мощностью, диапазоном и функцией устройства (блок питания, зарядное устройство и т. д.).

Схема беспроводного источника питания - передатчик

рис.1

Передатчик передает энергию через резонансные ВЧ цепи приемника и передатчика. Микросхема U1 (MIC1557) является упрощенной версией NE555. В передатчике это генератор прямоугольного сигнала с заполнением 50%. Частота колебаний задается через резистор R1 и конденсатор C1 в районе 100 кГц.

Выходной сигнал генератора подается на передающий контур, состоящие из диодов D1, D2, конденсаторов C2, C3 и резисторов R3, R4, которые предотвращают одновременное открытие силовых транзисторов.

Сигналы управления затворами подаются в буфер U2 (TC4428), обеспечивающий быструю перезарядку емкости затворов Q1, Q2 (FD8896) Транзисторы управляются противоположными сигналами.

Стоковая нагрузка представляет собой резонансную схему, состоящую из катушки LTX и конденсаторов C7…C9, Cx с установленной резонансной частотой 100 кГц. Дроссели L1, L2 фильтруют помехи от резонансной цепи, конденсаторы C10, C11, CE2, CE3 фильтруют питание.

Беспроводное зарядное устройство
Мощность: 5В/2А, КПД: 70%, Расстояние передачи: 2-8 мм ...

Передатчик питается от разъема PWR. Для питания микросхемы U1 с напряжением 3,3 в использован дополнительный стабилизатор U3. Это увеличивает стабильность частоты сигнала 100 кГц.

LED PR сигнализирует о наличии питания. Передатчик, в зависимости от уровня излучаемой мощности, может питаться напряжением 5…13,8 В.

Конструкция приемника достаточна проста. Сигнал от приемной резонансной цепи, состоящей из катушки LRX и конденсаторов C1…C3, CX выпрямляется мостом, построенным на диодах Шоттки D1 … D4. Напряжение фильтруется конденсаторами CE1, CE2. Стабилитрон D5 предотвращает превышение напряжения 56 В при работе без нагрузки.

Схема беспроводного источника питания - приемник

рис.2

Схема собрана на двух (передатчик/приемник) небольших двухсторонних печатных платах, схема сборки которых показана на рисунке 3. Сборка макета не требует описания. Для правильной работы расстояние между передающими катушками и приемными катушками должно быть в пределах 1…4 мм. Важно взаимное расположение катушек, что требует учета при применении источника питания.

Схема беспроводного источника питания - плата

рис.3

Транзисторы необходимо прикрепить на небольшие радиаторы. Для испытаний модуля был использован понижающий преобразователь на основе LM2596HV. Он хорошо работает в диапазоне входного напряжения 7,5…50 В при выходном токе до 3 А. преобразователь питается непосредственно от выхода PWR приемника.

Во время испытаний расстояние между приемной и передающей катушками было установлено в 2 мм с помощью текстолитовой изоляции. В зависимости от допусков элементов резонансной схемы, рекомендуется настроить ее и, возможно, подобрать дополнительный конденсатор Cx для максимальной эффективности приемника и передатчика.

Следует помнить об ограничениях такой простой схемы, как, например: подстройка резонансной цепи передатчика в зависимости от нагрузки приемной катушки и отсутствие обратного управления мощностью передатчика, что увеличивает потери при малой нагрузке. Схема не имеет защиты от перегрузки, требует питания от источника питания с ограничением тока.

Скачать рисунок печатной платы (10,2 KiB, скачано: 117)

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан. Обязательные для заполнения поля помечены *

*