Cómo seleccionar una bobina de transferencia de energía inalámbrica
Seleccionar la bobina de transferencia de energía inalámbrica adecuada no se trata solo de elegir el diámetro de la bobina. Deben considerarse conjuntamente los requisitos eléctricos, mecánicos, térmicos y de la aplicación.
1. Determinar la potencia requerida
En primer lugar, determine la potencia de salida requerida. Los sensores IoT de baja potencia y los dispositivos industriales de alta potencia requerirán diseños de bobina totalmente diferentes.
2. Especifique la frecuencia de funcionamiento.
La frecuencia de operación afecta la impedancia, las pérdidas, la resonancia y el rendimiento del sistema. La bobina debe diseñarse para los circuitos de excitación y recepción seleccionados.
3. Elija la inductancia adecuada.
Uno de los parámetros más importantes es la inductancia. La inductancia requerida depende del diseño del circuito, la frecuencia de operación y el condensador resonante.
4. Evaluar el tamaño de la bobina
Determine el espacio de instalación de la bobina, como el diámetro, el grosor y la altura. Una bobina con buen rendimiento eléctrico podría no ser compatible con el producto final.
5. Evaluar la distancia de transferencia
Calcula la distancia de aire necesaria entre las bobinas transmisora y receptora. Normalmente, cuanto mayor sea la distancia, menor será la eficiencia de la transferencia de energía.
6. Evaluar la tolerancia de alineación
Si no puede garantizar una alineación precisa entre el transmisor y el receptor, considere un diseño con mayor tolerancia a la desalineación lateral o angular.
7. Evaluación de la temperatura
Determinar la temperatura de funcionamiento y el aumento de temperatura a carga máxima. El sobrecalentamiento reduce la eficiencia y la vida útil de los componentes.
8. Evaluar los materiales circundantes
Los materiales conductores cercanos, incluidas las piezas metálicas, las baterías y las placas de circuito impreso, podrían afectar al acoplamiento magnético y al rendimiento del sistema.
9. Evaluación del blindaje
Es posible que se necesite un blindaje magnético para controlar la distribución del campo magnético y proteger los componentes electrónicos cercanos.
10. Validar todo el sistema.
Finalmente, valide la bobina junto con el transmisor, el receptor, el controlador, el rectificador y la carcasa del producto final. El rendimiento de la bobina no siempre se puede evaluar de forma aislada del sistema de alimentación inalámbrica completo.
Lo más recomendable es proporcionar al fabricante los datos de potencia, frecuencia, dimensiones, entrehierro, temperatura de funcionamiento y aplicación antes de solicitar un diseño personalizado.
Errores de diseño que se deben evitar en las bobinas de transferencia de energía inalámbrica
La baja eficiencia, el sobrecalentamiento o la transferencia de energía inalámbrica inestable pueden deberse a algunos errores de diseño comunes.
No seleccione la bobina por su tamaño.
Aunque el tamaño de la bobina sea correcto, la inductancia, la resistencia o el factor Q podrían ser incorrectos.
No olvide la frecuencia de funcionamiento.
El controlador y la bobina deben estar sintonizados a la frecuencia de funcionamiento adecuada.
Considere el entorno magnético total.
El acoplamiento magnético podría verse afectado por la carcasa metálica, las baterías, las pistas del circuito impreso, etc.
No realices pruebas solo en condiciones ideales.
El producto real podría desplazarse o desalinearse. Por lo tanto, es fundamental probar la bobina en condiciones de montaje reales.
Consideraciones térmicas iniciales
La bobina podría demostrar una buena transferencia de potencia, pero un calentamiento excesivo durante su funcionamiento.
No modifique las características de la bobina sin validación previa. Cambiar el diámetro, el número de espiras o la geometría de la bobina podría alterar significativamente sus propiedades eléctricas.
Validar el producto final
Las pruebas del sistema de alimentación inalámbrica deben realizarse dentro de la carcasa real, no solo durante la medición de la bobina en el laboratorio.
