Transferencia inalámbrica de baja potencia para aplicaciones de alto voltaje galvánicamente aisladas
Autores: Hitzemann, Moritz; Lippmann, Martin; Trachte, Jonas; Nitschke, Alexander; Burckhardt, Olaf; Zimmermann, Stefan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Transferencia inalámbrica de baja potencia para aplicaciones de alto voltaje galvánicamente aisladas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Aplicaciones
Suministro de energía aislado
Resistencia al aislamiento
Transmisión de energía
Eficiencia
Transformador de PCB
Voltaje de aislamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Para diversas aplicaciones, como controladores de puerta para transistores, cargadores inalámbricos para dispositivos móviles y automóviles, y equipos de medición aislados, se requiere una fuente de alimentación de CC aislada para componentes electrónicos. En este trabajo se presenta un nuevo concepto de fuente de alimentación aislada con resistencia de aislamiento de 50 kV y transmisión de potencia de hasta 60 W para suministrar equipos de medición con 12 o 24 V. Además, se logra una alta eficiencia general del 82.5% a 55 W. La viabilidad se demuestra en una aplicación real alimentando electrónica de adquisición de datos a un alto potencial de referencia. Nuestro nuevo concepto utiliza un transformador de placa de circuito impreso (PCB) sin núcleo (15 cm x 10 cm x 4 cm y un peso de 480 g) diseñado para una eficiencia máxima a través de un diseño de bobina y la proximidad cercana de bobinas adyacentes en un PCB mientras alcanza una alta resistencia de aislamiento a través del material del PCB y de las bobinas encapsuladas. Para aumentar la eficiencia, investigamos diferentes geometrías de bobinas a diferentes frecuencias. Se compara un diseño de bajo costo que consiste en dos bobinas de carga Qi montadas en un PCB con nuestros transformadores de PCB integrados fabricados a partir de un PCB de cuatro capas con ferritas aplicadas en el exterior. Con este nuevo diseño, son posibles altas tensiones de aislamiento mientras se alcanza una alta eficiencia del transformador de hasta 90%.
Descripción
Para diversas aplicaciones, como controladores de puerta para transistores, cargadores inalámbricos para dispositivos móviles y automóviles, y equipos de medición aislados, se requiere una fuente de alimentación de CC aislada para componentes electrónicos. En este trabajo se presenta un nuevo concepto de fuente de alimentación aislada con resistencia de aislamiento de 50 kV y transmisión de potencia de hasta 60 W para suministrar equipos de medición con 12 o 24 V. Además, se logra una alta eficiencia general del 82.5% a 55 W. La viabilidad se demuestra en una aplicación real alimentando electrónica de adquisición de datos a un alto potencial de referencia. Nuestro nuevo concepto utiliza un transformador de placa de circuito impreso (PCB) sin núcleo (15 cm x 10 cm x 4 cm y un peso de 480 g) diseñado para una eficiencia máxima a través de un diseño de bobina y la proximidad cercana de bobinas adyacentes en un PCB mientras alcanza una alta resistencia de aislamiento a través del material del PCB y de las bobinas encapsuladas. Para aumentar la eficiencia, investigamos diferentes geometrías de bobinas a diferentes frecuencias. Se compara un diseño de bajo costo que consiste en dos bobinas de carga Qi montadas en un PCB con nuestros transformadores de PCB integrados fabricados a partir de un PCB de cuatro capas con ferritas aplicadas en el exterior. Con este nuevo diseño, son posibles altas tensiones de aislamiento mientras se alcanza una alta eficiencia del transformador de hasta 90%.