Transmisión inalámbrica de potencia. ¿Es posible lograr 100-200w (carga
¿lado) poder usar componentes fuera de la plataforma?
Aquí hay una respuesta que te lleva un poco en comprender algunos de los aspectos físicos y los problemas. Lo que quiere suena muy parecido a cómo funciona un transformador pero sin el núcleo magnético compartido por los devanados primario y secundario. Para un transformador normal, puede obtener fácilmente eficiencias de transferencia de energía superiores al 95%, pero sin un núcleo, comienza a tener problemas.
El principal problema es que el flujo magnético alterno producido por la bobina accionada solo se acopla de manera flexible con la bobina receptora. En el mejor de los casos, dado el escenario descrito, esto podría ser del 30%. Con solo el 30% del flujo recibido, el receptor debe tener 3 veces más giros para obtener una transferencia de voltaje de 1: 1. Eso es una transferencia de voltaje y no una transferencia de potencia.
Cuando tiene una carga conectada que toma una corriente significativa, ese campo comienza a reducirse: la corriente en la bobina de recepción produce un campo de contraataque. Esto entonces reduce el campo neto y las caídas de voltaje. Más corriente de carga significa más reducciones de voltaje.
Para contrarrestar esto, los diseñadores usan resonancia. Resonar el devanado primario de transmisión con un condensador significa que la naturaleza de la corriente que fluye en el primario aumenta enormemente (quizás diez o veinte veces). Debido a que hay más corriente, hay más flujo magnético proporcionalmente.
Para obtener 100 vatios en una brecha, probablemente se trate de una corriente en el reino de varias decenas de amperios RMS, y esto comienza a significar que necesita usar cable Litz (fácil de usar y muy limpio pero bastante costoso).
También significa que necesita un oscilador de potencia de alta frecuencia bastante estable que sea capaz de expulsar 100 vatios más toda la potencia perdida. Esto podría estar en el reino de 200 a 300 vatios. Sin una carga en el receptor, eso no es un gran problema, pero debe tener cuidado de producir emisiones que puedan afectar a otros componentes electrónicos locales.
En general, es un trabajo problemático para alguien con experiencia en electrónica y magnetismo. Probablemente podría descifrarlo después de unos meses (y tengo patentes en este tipo de tecnología magnética de CA) pero podría tardar un año o más.
Aquí hay una simulación: -
He elegido una inductancia primaria de 1uH, un acoplamiento del 50% y una inductancia secundaria de 4 uH (el doble del número de vueltas que la primaria). Hay una carga de 1 ohmio conectada a la secundaria y esa carga está sintonizada en serie con 8.4 nF para maximizar la transferencia de potencia. El oscilador funciona a 1 MHz
Cuando haces los cálculos matemáticos para calcular el valor del condensador, encuentras que la inductancia efectiva después de todo el acoplamiento parcial es 3 uH.
Con Rval (resistencia de la bobina primaria) de 0,1 ohmios, será el doble que en el secundario porque hay el doble de giros. Para obtener 100 vatios, se requieren 28.8 Vp-p en la carga de 1 ohmio.
Esto requiere 37.2 Vp-p en la entrada y una corriente de entrada de aproximadamente 10 amperios RMS. Mi simulador me dice que la potencia de entrada es de aproximadamente 131 vatios, por lo que no es una mala ineficiencia, pero recuerda que el acoplamiento de la bobina es del 50% y demasiado optimista.
Así que ahora, el acoplamiento se ha reducido al 30% e inmediatamente hemos perdido la sintonización resonante porque el valor efectivo de la inductancia ha cambiado. Con la entrada anterior siendo la misma, la potencia de salida es de 5.4 Vp-p. Para restablecer la salida a 100 vatios, ahora se necesita una potencia de entrada de aproximadamente 150 vatios, pero ahora el voltaje de entrada debe incrementarse masivamente de 37.2 Vp-p a 194 Vp-p para superar todo el efecto de desajuste al mover el acoplamiento ( esto es lo mismo que separar un poco las dos bobinas).
¿Ves la logística del problema? Puede optimizar la sintonización para proporcionar una eficiencia de potencia decente a una cierta distancia, entonces, cuando separa las bobinas, obtiene una desactivación masiva y luego tiene que forzar una gran cantidad de potencia reactiva en el devanado primario para obtener lo que desea en términos de potencia de salida.
La simulación es un circuito muy simple: no hay oscilador de potencia y no hay regulación y rectificación del receptor. Es solo una onda sinusoidal y una onda sinusoidal a través de una carga de 1 ohm.