非接觸式弱電實驗供電平臺的設(shè)計
因此,增大系統(tǒng)能量傳輸能力的方法有:增大工作頻率f(ω)、增加初級電流ip、增大互感M或減小次級自感Ls、增大品質(zhì)因數(shù)Qs。由于品質(zhì)因數(shù)不宜過大,因而有效增大系統(tǒng)傳輸能力的方法是增大工作角頻率ω和初級電流ip。
(3)圖2中的能量調(diào)節(jié)模塊主要是提高系統(tǒng)能量的傳輸能力,實際電路設(shè)計時采用多個電容串并聯(lián)的方法來實現(xiàn)能量的調(diào)節(jié)。
2 硬件電路實現(xiàn)
圖4中的耦合變壓器一般選擇磁罐繞線,磁力線集中,效率更高。但是很難找到合適的磁罐,所以在本文選擇了空心繞線。
圖2中的發(fā)射端硬件電路原理圖如圖5所示。12V直流電壓從P1進入,經(jīng)過7805穩(wěn)壓芯片輸出5V直流電壓,提供4與非門芯片74HC00工作電壓。由74HC00,1nF電容和10 kΩ滑動電阻器(用于來調(diào)節(jié)工作頻率)實現(xiàn)一個多諧振蕩器。這樣組成的振蕩器輸出高頻信號的幅度不夠大。為了提高電能傳輸效率和距離,使用高頻功率放大電路將高頻信號放大。高頻功放用高頻功率場效應(yīng)管IRF540N實現(xiàn)(正常工作時需要加散熱片)。發(fā)射端有一個線圈與接收端耦合,發(fā)射和接收線圈的形狀及參數(shù)直接影響電能傳輸效率和距離。本文發(fā)射線圈使用一個大的空心線圈,直徑為1.5 mm的漆包線繞制,匝數(shù)為10匝(根據(jù)實際情況可以調(diào)整)。接收線圈按發(fā)射線圈制作的方法繞制。另外接收線圈的放置位置對能量傳輸有較大影響,需要在制作調(diào)試過程中反復(fù)試驗確定。4個0.1μF的CBB電容先串聯(lián)后并聯(lián),用來實現(xiàn)初級補償。
圖6所示即為接收端的電路原理圖。電壓經(jīng)耦合變壓器到達接收端,經(jīng)過次級補償,再經(jīng)電橋整流后,最后采用7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到5 V輸出到負載。高頻整流不能用普通的整流二極管,不但效率低而且二極管可能因發(fā)熱而燒壞。因此需要使用快恢復(fù)二極管來整流,本文使用1N4148來實現(xiàn)整流。
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