СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ СИНХРОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ


УДК 621.3.051
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.018

К.Д. Крестовников, Е.О. Черских, А.Р. Шабанова


В работе представлены схемотехнические и конструктивные решения беспроводной системы передачи энергии (БСПЭ), направленные на повышение передаваемой мощности и эффективности работы зарядного устройства. Данная задача была решена путем применения в приемной части ранее разработанного синхронного выпрямителя. Отличительной особенностью БСПЭ является наличие системы управления, предназначенной для контроля рабочих параметров, защиты от недопустимых режимов работы и взаимодействия с пользователем посредством вывода диагностических сообщений на дисплей. Для поддержания резонансной частоты в передающей части устройства использовался резонансный автогенератор. Применение идентичных компонентов в обоих контурах позволило не использовать дополнительные подсистемы для настройки частоты на резонансное значение в приемной части. Для упрощения процесса изготовления и сборки БСПЭ были выбраны аналогичные материалы корпусов приемной и передающей частей и размеры места под укладку катушки индуктивности в передающей и принимающей частях. Проведено сравнительное исследование эффективности работы БСПЭ с использованием в приемной части выпрямителя на диодах Шоттки и синхронного выпрямителя. Выявлено, что использование разработанного ранее схемотехнического решения синхронного выпрямителя позволяет повысить эффективность работы БСПЭ на 5,38 % при токе нагрузки 4,5 A. Кроме того, получены зависимости эффективности синхронного выпрямителя от тока нагрузки, эффективности передачи энергии от передаваемой мощности и внешняя характеристика для различных расстояний между передающей и принимающей частями. Эффективность передачи энергии при использовании представленного прототипа БСПЭ составила 76,47 % при значении передаваемой мощности 125 Вт. Повышение передаваемой мощности минимум на 30 % по сравнению с аналогичными беспроводными зарядными устройствами свидетельствует о сокращении времени заряда.

Ключевые слова: беспроводная передача энергии, схемотехническое решение, зарядное устройство, синхронный выпрямитель, резонансный автогенератор, диод Шоттки.

Полный текст статьи:
KrestovknikovSoavtori_4_19_1.pdf