通过DIY无线充电,我们研究了以下几个问题:
1.变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场;
2.直流电源,电感电路中,在电感未饱和的情况下,流过电感两端的电流和电压波形是什么样的?
3.怎么选型合适MOS管;
4.由于电感的电流是一会儿上升,一会儿下降,产生的磁通也是增大,减小,因而产生的电场也是交变的,需要AC转DC电路;
5.怎么保证磁场尽可能超一个方向传递;
6.感应出的电压该如何给电池充电以及如何进行滤波处理;
7.怎么根据频率和占空比进行调整充电距离的问题。
前文中,我们研究了上面的5个问题,这篇文章我们一起研究下剩下的几个问题。
6.感应出的电压该如何给电池充电以及如何进行滤波处理
我们设定的控制MOS管开关的频率是小于1MHz,信号频率相对较低。
对于信号传输路径而言,有传导耦合,容性耦合,感性耦合和磁回路耦合,对于1MHz信号,频率较低时,容性耦合,感性耦合和磁回路耦合干扰别的信号的能量有限,所以主要考虑传导耦合;
对于干扰源,我们知道当流过电感的电流有突变趋势时,两端电压会突变,产生频率很高的du/dt,同时也会跟线路中的寄生参数形成LC谐振,实测如下波形:
发现在每次充电时会出现谐振,我们对照实际电路:
对该电路进行仿真,电感两端电流和电压波形如下所示:
蓝色为电感两端电压波形,绿色为电流波形,(这里透露一个小技巧,怎么在LTSPICE中实测两点之间的电压,按住CTRL,点击两点之间的电压,即可出现两点之间的电压,度娘了很久都没找到答案,偶然间发现的)并未出现实测的振荡波形,怀疑是走线的寄生参数LC谐振引起的,在重新改版整个回路走线尽可能的短,同时开关控制信号走在第三层,第二层为GND层,如下图所示:
复测电感两端的波形,如下图所示,纹波幅值由6.4v下降到2.6V。
同时对于整流后的电路增加Π滤波电路,滤波电容可以根据实测纹波频率选择谐振频率的容值。下一篇将一起研究本次设计的重点,实测根据调试充电距离选择合适的开关频率和占空比。
附件是仿真的放电电路,可以在LTSPICE中仿真,感兴趣的可以下载研究研究,谢谢。