De metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistor wordt meestal vervaardigd met siliciumgestuurde oxidatie. Momenteel is dit het meest gebruikte type transistor, omdat de hoofdfunctie van deze transistor het regelen van de geleidbaarheid is. Anders hangt de hoeveelheid stroom die tussen de source- en drain-terminals van de MOSFET's kan worden geleverd, af van de som van de aangelegde spanning op de gate-terminal. De spanning die op de poortaansluiting wordt aangelegd, produceert een elektrisch veld om de geleiding van het apparaat te regelen. MOSFET's worden gebruikt om verschillende toepassingscircuits te maken, zoals DC-DC-converters, motorbesturing, Omvormers , Draadloze stroomoverdracht , enz. In dit artikel wordt besproken hoe u een draadloos stroomoverdrachtscircuit kunt ontwerpen met behulp van zeer efficiënte MOSFET .

Draadloze stroomoverdracht met MOSFET

Het belangrijkste concept hiervan is het ontwerpen van een WPT-systeem (wireless power transfer) met MOSFET's en resonante inductieve koppeling voor het regelen van de krachtoverdracht tussen een Tx- en Rx-spoel. Dit kan worden gedaan door het opladen van de resonante spoel vanaf AC, waarna de daaropvolgende voeding naar de resistieve belasting wordt verzonden. Dit circuit is nuttig bij het zeer snel en krachtig opladen van een apparaat met laag vermogen via draadloze inductieve koppeling.

Draadloze energietransmissie kan worden gedefinieerd als; De overdracht van elektrische energie van de stroombron naar een elektrische belasting over een afstand zonder kabels of geleidende draden staat bekend als WPT (draadloze energietransmissie). Draadloze energieoverdracht zorgt voor een buitengewone verandering binnen de elektrotechniek, waardoor het gebruik van conventionele koperkabels en stroomvoerende draden overbodig wordt. Draadloze energietransmissie is efficiënt, betrouwbaar, heeft lage onderhoudskosten en is snel voor zowel lange als korte afstanden. Deze wordt gebruikt voor het draadloos opladen van een mobiele telefoon of oplaadbare batterij.

Vereiste componenten

De draadloze stroomoverdracht met een MOSFET-circuit omvat voornamelijk het zendergedeelte en het ontvangergedeelte. De benodigde componenten om een zendersectie te maken voor draadloze stroomoverdracht omvatten voornamelijk; spanningsbron (Vdc) – 30 V, condensator-6,8 nF, RF-smoorspoelen (L1 en L2) zijn 8,6 μH en 8,6 μH, zenderspoel (L) – 0,674 μH, weerstanden R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, condensator C werkt als resonerende condensatoren, diodes D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 en MOSFET Q2-IRF540

De benodigde componenten om een ontvangergedeelte te maken voor draadloze stroomoverdracht omvatten voornamelijk; diodes D1 tot D4 – D4007, weerstand (R) – 1k ohm, spanningsregelaar IC – LM7805 IC, ontvangerspoel (L) – 1,235 μH, condensatoren zoals C1 – 6,8 nF en C2 is 220 μF.

Draadloze stroomoverdracht met MOSFET-verbindingen

De aansluitingen van de draadloze vermogensoverdrachtzendersectie volgen als volgt;

Draadloos stroomoverdrachtzendercircuit

De positieve klem van de R1-weerstand is verbonden met een spanningsbron van 30 V en de andere klem is verbonden met de LED. De kathode-aansluiting van de LED is via een R2-weerstand met GND verbonden.
De positieve aansluiting van de R3-weerstand is verbonden met een spanningsbron van 30 V en een andere aansluiting is verbonden met de poortaansluiting van MOSFET. Hier is de kathode-aansluiting van de LED verbonden met de poortaansluiting van MOSFET.
De afvoeraansluiting van MOSFET is via de positieve aansluiting van de diode verbonden met de voedingsspanning Spoel 'L1'.
De bronterminal van MOSFET is verbonden met GND.
In de inductor ‘L1’ is een andere terminal verbonden met de anodeterminal van de D2-diode en de kathodeterminal is verbonden met de R3-weerstand via condensatoren ‘C’ en inductor ‘L’.
De positieve aansluiting van de R4-weerstand is verbonden met de spanningstoevoer en de andere aansluiting van de weerstand is verbonden met de poortaansluiting van MOSFET via de anode- en kathode-aansluitingen van diodes D1 en D2.
De positieve pool ‘L2’ van de inductor is verbonden met de voedingsspanning en de andere terminal is verbonden met de drainterminal van MOSFET via de anodeterminal van diode ‘D2’.
De bronterminal van MOSFET is verbonden met GND.

De aansluitingen van de draadloze stroomoverdrachtontvangersectie volgen als volgt;

Draadloos stroomoverdrachtontvangercircuit

De positieve aansluitingen van de inductor 'L', condensator 'C1' zijn verbonden met de anode-aansluiting van D1, en de andere aansluitingen van inductor 'L', condensator 'C1' zijn verbonden met de kathode-aansluiting van D4.
De D2-diode-anode-aansluiting is verbonden met de D3-diode-kathode-aansluiting en de D3-diode-anode-aansluiting is verbonden met de D4-diode-anode-aansluiting.
De D2-diode-kathode-aansluiting is verbonden met de D1-diode-kathode-aansluiting en de D1-diode-anode-aansluiting is verbonden met andere aansluitingen van inductor 'L' en condensator 'C1'.
De positieve aansluiting van de weerstand ‘R’ is verbonden met de kathode-aansluitingen van D1 en D2 en andere aansluitingen van een weerstand zijn verbonden met een anode-aansluiting van LED en de kathode-aansluiting van LED is verbonden met GND.
De positieve terminal van de condensator C2 is verbonden met een ingangsterminal van LM7805 IC, de andere terminal is verbonden met GND en de LM7805 IC GND-pin is verbonden met GND.

Werken

Dit draadloze stroomoverdrachtscircuit bestaat hoofdzakelijk uit twee secties, zender en ontvanger. In dit gedeelte is de zenderspoel gemaakt met 6 mm geëmailleerde draad of magneetdraad. Eigenlijk is deze draad een koperdraad met een dunne isolatielaag erop. De diameter van de zenderspoel is 6,5 inch of 16,5 cm en 8,5 cm lang.

Het circuit van de zendersectie omvat een gelijkstroomvoedingsbron, een zenderspoel en een oscillator. Een gelijkstroomvoedingsbron levert een stabiele gelijkspanning die als invoer aan het oscillatorcircuit wordt gegeven. Daarna wordt de gelijkspanning met hoge frequentie omgezet in wisselstroom en wordt deze aan de zendspoel gegeven. Vanwege AC-stroom met hoge frequentie zal de zenderspoel worden bekrachtigd en een magnetisch wisselveld in de spoel produceren.

De ontvangerspoel in het ontvangergedeelte is gemaakt van 18 AWG-koperdraad met een diameter van 8 cm. In het circuit van de ontvangersectie krijgt de ontvangerspoel die energie als een geïnduceerde wisselspanning in zijn spoel. Een gelijkrichter in dit ontvangergedeelte verandert de spanning van AC naar DC. Uiteindelijk wordt deze gewijzigde gelijkspanning via een spanningsregelaarsegment aan de belasting geleverd. De belangrijkste functie van een draadloze stroomontvanger is het opladen van een batterij met laag vermogen via inductieve koppeling.

Telkens wanneer de voeding aan het zendercircuit wordt geleverd, wordt gelijkstroom geleverd door de twee zijden van de L1- en L2-spoelen en naar de MOSFET-afvoeraansluitingen, waarna de spanning verschijnt op de poortaansluitingen van MOSFET's en wordt geprobeerd de transistors IN te schakelen .

“converteer 220v naar 110v circuit ”

Als we aannemen dat de eerste MOSFET Q1 is ingeschakeld, wordt de afvoerspanning van de tweede MOSFET zo dicht mogelijk bij GND geklemd. Tegelijkertijd zal de tweede MOSFET in de uit-stand staan en zal de afvoerspanning van de tweede MOSFET toenemen tot een piek en beginnen te dalen vanwege het tankcircuit dat wordt gecreëerd door de ‘C’-condensator en de primaire spoel van de oscillator gedurende een enkele halve cyclus.

De voordelen van draadloze stroomoverdracht zijn; dat het minder duur en betrouwbaarder is, dat de batterij nooit zonder batterij komt te zitten binnen draadloze zones, dat het efficiënter meer stroom verzendt in vergelijking met draden, erg handig, milieuvriendelijk, enz. De nadelen van draadloze stroomoverdracht zijn; dat het vermogensverlies hoog is, niet-directioneel en niet efficiënt voor langere afstanden.

De toepassingen van draadloze energieoverdracht het gaat om industriële toepassingen, waaronder draadloze sensoren boven roterende schachten, het opladen en voeden van draadloze apparatuur, en het beveiligen van waterdichte apparatuur door het verwijderen van oplaadsnoeren. Deze worden gebruikt voor het opladen van mobiele apparaten, huishoudelijke apparaten, onbemande vliegtuigen en elektrische voertuigen. Deze worden gebruikt voor het bedienen en opladen van medische implantaten, waaronder; pacemakers, onderhuidse medicijnvoorraden en andere implantaten. Dit draadloze energieoverdrachtsysteem kan in huis/broodbord worden gemaakt om de werking ervan te begrijpen. laat zien

Hoe maak je thuis een WirelessPowerTranfer-apparaat aan?

Thuis een eenvoudig apparaat voor draadloze energieoverdracht (WPT) maken kan een leuk en leerzaam project zijn, maar het is belangrijk op te merken dat het bouwen van een efficiënt WPT-systeem met een aanzienlijk vermogen doorgaans meer geavanceerde componenten en overwegingen met zich meebrengt. Deze gids beschrijft een eenvoudig doe-het-zelf-project voor educatieve doeleinden waarbij gebruik wordt gemaakt van inductieve koppeling. Houd er rekening mee dat het volgende een laag stroomverbruik heeft en niet geschikt is voor het opladen van apparaten.

Benodigde materialen:

Zenderspoel (TX-spoel): Een draadspiraal (ongeveer 10-20 windingen) gewonden rond een cilindrische vorm, zoals een PVC-buis.
Ontvangerspoel (RX-spoel): vergelijkbaar met de TX-spoel, maar bij voorkeur met meer windingen voor een hogere uitgangsspanning.
LED (Light Emitting Diode): Als eenvoudige belasting om de stroomoverdracht aan te tonen.
N-kanaal MOSFET (bijv. IRF540): Om een oscillator te creëren en de TX-spoel te schakelen.
Diode (bijv. 1N4001): Voor het gelijkrichten van de AC-uitgang van de RX-spoel.
Condensator (bijvoorbeeld 100 μF): om de gelijkgerichte spanning af te vlakken.
Weerstand (bijv. 220Ω): Om de LED-stroom te beperken.
Batterij of gelijkstroomvoeding: om de zender (TX) van stroom te voorzien.
Breadboard- en verbindingsdraden: voor het bouwen van het circuit.
Heetlijmpistool: om de spoelen op hun plaats te houden.

Circuituitleg:

Laten we eens kijken hoe het zender- en ontvangercircuit moet worden aangesloten.

Zenderzijde (TX):

Batterij of DC-voeding: Dit is uw voedingsbron voor de zender. Sluit de positieve pool van de batterij of gelijkstroomvoeding aan op de positieve rail van uw breadboard. Sluit de negatieve pool aan op de negatieve rail (GND).

“wat verwijst naar de verschillende soorten media die worden gebruikt om het signaal tussen computers te dragen? ”
TX-spoel (zenderspoel): Sluit het ene uiteinde van de TX-spoel aan op de afvoeraansluiting (D) van de MOSFET. Het andere uiteinde van de TX-spoel wordt aangesloten op de positieve rail van het breadboard, waar de positieve pool van uw stroombron is aangesloten.
MOSFET (IRF540): De bronterminal (S) van de MOSFET is verbonden met de negatieve rail (GND) van het breadboard. Hierdoor wordt de bronterminal van de MOSFET verbonden met de negatieve pool van uw stroombron.
Gate (G) Terminal van de MOSFET: In het vereenvoudigde circuit wordt deze terminal niet aangesloten, waardoor de MOSFET feitelijk continu wordt ingeschakeld.

Ontvangerzijde (RX):

LED (belasting): Sluit de anode (langere draad) van de LED aan op de positieve rail van het breadboard. Sluit de kathode (kortere kabel) van de LED aan op het ene uiteinde van de RX-spoel.
RX-spoel (ontvangerspoel): Het andere uiteinde van de RX-spoel moet worden aangesloten op de negatieve rail (GND) van het breadboard. Hierdoor ontstaat een gesloten circuit voor de LED.
Diode (1N4001): Plaats de diode tussen de kathode van de LED en de negatieve rail (GND) van het breadboard. De kathode van de diode moet worden aangesloten op de kathode van de LED en de anode moet worden aangesloten op de negatieve rail.
Condensator (100μF): Sluit één draad van de condensator aan op de kathode van de diode (de anodezijde van de LED). Sluit de andere draad van de condensator aan op de positieve rail van het breadboard. Deze condensator helpt de gelijkgerichte spanning af te vlakken, waardoor de LED een stabielere spanning krijgt.

Zo zijn de componenten in het circuit verbonden. Wanneer u de zenderzijde (TX) van stroom voorziet, genereert de TX-spoel een veranderend magnetisch veld, dat een spanning induceert in de RX-spoel aan de ontvangerzijde (RX). Deze geïnduceerde spanning wordt gelijkgericht, afgevlakt en gebruikt om de LED van stroom te voorzien, waardoor draadloze energieoverdracht in een zeer eenvoudige vorm wordt gedemonstreerd. Houd er rekening mee dat dit een educatieve demonstratie met laag vermogen is en niet geschikt voor praktische toepassingen voor draadloos opladen.