Diseño mejorado de bobina de PCB para transferencia de energía inalámbrica magnéticamente acoplada
Autores: Fu, You; Zhu, Yu; Jiang, Dequan; Ji, Bing; Peng, Zhouhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño mejorado de bobina de PCB para transferencia de energía inalámbrica magnéticamente acoplada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Transferencia de energía inalámbrica
Diseño de bobina de TPI
Placa de circuito impreso
Parámetros geométricos
Factor de calidad
Coeficiente de acoplamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, la transferencia de energía inalámbrica (WPT) ha progresado rápidamente tanto en teoría como en comercialización. Sin embargo, la investigación existente sobre el diseño de bobinas de WPT para dispositivos de baja potencia para mitigar el desplazamiento de la bobina es limitada. Se propone en este documento una estructura de placa de circuito impreso (PCB) de doble capa para mitigar el desplazamiento de la bobina mientras se conserva la simplicidad de fabricación para usos prácticos. Específicamente, se analizan a través de modelos y simulaciones los impactos de los parámetros geométricos clave en el factor de calidad de la bobina y el coeficiente de acoplamiento. Se formaron bobinas equivalentes de PCB para modelos de inductancia mutua, y se analizaron cuatro circuitos básicos de compensación. Se analizaron los impactos de los cambios en el grosor de la bobina, el ancho de línea, el espaciado de vueltas y el número de vueltas en el factor de calidad de las bobinas de PCB con un diámetro externo fijo de la bobina. Se fabricaron once tipos de bobinas de PCB para verificar los resultados de la simulación. La eficiencia de transmisión del desplazamiento puede alcanzar el 46,6% con una potencia de salida de 14,4 W. La bobina de PCB con diseño mejorado podría ofrecer mejoras notables en el sistema de WPT para dispositivos electrónicos de baja potencia.
Descripción
En los últimos años, la transferencia de energía inalámbrica (WPT) ha progresado rápidamente tanto en teoría como en comercialización. Sin embargo, la investigación existente sobre el diseño de bobinas de WPT para dispositivos de baja potencia para mitigar el desplazamiento de la bobina es limitada. Se propone en este documento una estructura de placa de circuito impreso (PCB) de doble capa para mitigar el desplazamiento de la bobina mientras se conserva la simplicidad de fabricación para usos prácticos. Específicamente, se analizan a través de modelos y simulaciones los impactos de los parámetros geométricos clave en el factor de calidad de la bobina y el coeficiente de acoplamiento. Se formaron bobinas equivalentes de PCB para modelos de inductancia mutua, y se analizaron cuatro circuitos básicos de compensación. Se analizaron los impactos de los cambios en el grosor de la bobina, el ancho de línea, el espaciado de vueltas y el número de vueltas en el factor de calidad de las bobinas de PCB con un diámetro externo fijo de la bobina. Se fabricaron once tipos de bobinas de PCB para verificar los resultados de la simulación. La eficiencia de transmisión del desplazamiento puede alcanzar el 46,6% con una potencia de salida de 14,4 W. La bobina de PCB con diseño mejorado podría ofrecer mejoras notables en el sistema de WPT para dispositivos electrónicos de baja potencia.