Transferencia de energía inalámbrica - Modo inductivo vs. resonante

En la mayoría de los productos de acoplamiento inductivo, tanto el primario como el secundario están sintonizados. Cuando los dos circuitos sintonizados se juntan físicamente, se desafinan entre sí: -

Cuandoelacoplamientoespequeño(k<0.01)hayunpicocentralbastanteajustado(alrededorde10MHz)peroamedidaqueelacoplamientoaumenta,elpicocentralsedivideendospicosquecomienzanaalejarseunodelotroamedidaqueelacoplamientomejora.,puedeelegirconducirelprimarioaunafrecuencialigeramentemásbajaoligeramentemásaltaque10MHzyobtenerunamejoraenelacoplamiento.Claramente,amedidaqueelacoplamientoseacercaa0.1,lospicossonbastanteseparados,porloqueestatécnicapareceunabuenaidea.

  

Afirmanquecuandolasunidadesestánmuycercaesmás  eficienteparaoscilarenelladoinductivodelaresonancia  Frecuencia,perocuandoestámáslejos,esmejorconducirporencimadela  picoderesonancia.

Porloquepuedodecir,funcionaráenambosladosdelaresonancia.Consulte esta respuesta que muestra lo mismo sucede con los circuitos sintonizados acoplados capacitivamente.

El principio del acoplamiento inductivo es tener dos bobinas con una buena "inductancia mutua" para que el campo magnético generado a partir de la bobina de carga pase a través del núcleo de la otra, a la manera de un transformador. El acoplamiento magnético de un cargador con el dispositivo a cargar depende de esta inductancia mutua, y el campo magnético es más débil a medida que los dispositivos se separan. Por lo tanto, el dispositivo cargado se coloca en la ruta de flujo del dispositivo de carga, y la orientación y la distancia son importantes. Cuando un cargador no resonante está bien posicionado, la inductancia de fuga se minimiza, lo que resulta en una buena eficiencia.

En la carga resonante, los dispositivos de carga y recepción operan en su punto resonante. El dispositivo receptor oscila simpáticamente con solo una pequeña excitación del cargador, como puede ser el caso cuando los dispositivos están más separados o mal alineados. El resultado es que el campo magnético primario está "sincronizado" con el campo magnético secundario del receptor (de resonancia) y que el acoplamiento magnético entre las dos bobinas se mejora. Sin embargo, la eficiencia no es tan buena cuando ambos tipos están ubicados idealmente debido a la inductancia de fuga (al menos en las implementaciones tempranas de la carga de resonancia). Pero en muchos casos, la potencia del dispositivo de carga no está limitada, por lo que no es un gran inconveniente.

La terminología de resonancia no es consistente en diferentes artículos. La resonancia del sistema de energía inalámbrico completo y la resonancia de bobinas individuales a veces son diferentes. Cuando se trata de la frecuencia de resonancia del sistema completo, será idéntica a la resonancia individual cuando el acoplamiento es pequeño. Cuando el acoplamiento es más alto, aparecerán dos resonancias adicionales. El acoplamiento crítico se define como $$ k_ {crítico} = 1 / Q_ {1} Q_ {2} $$ donde Q1 y Q2 son factores de calidad cargados del primario y del secundario.

Una característica importante es que la eficiencia y el perfil de potencia muestran diferentes características de frecuencia cuando el acoplamiento es más alto que el acoplamiento crítico. La eficiencia siempre es máxima en la frecuencia de auto-resonancia de las bobinas individuales, sin embargo, la transferencia de potencia máxima se produce en las resonancias más altas y más bajas. Por ejemplo, vea la siguiente simulación y la relación de eficiencia y voltaje.

Es importante tener en cuenta que se supone que la fuente es una fuente sinusoidal ideal para el cálculo de la eficiencia. Si considera las pérdidas de su convertidor, la eficiencia será ligeramente menor en la frecuencia de resonancia.