Катушкалар орналасуы және PCB сымсыз зарядтау үшін оңтайландыру

Катушкалар орналасуы және PCB сымсыз зарядтау үшін оңтайландыру

Сымсыз зарядтау жүйелері таратқыш және қабылдағыш ПХД арасында қуат беруге қол жеткізу үшін дәл инженерлік катушкаларына сүйенеді. Бұл катушкаларды жобалау және орналастыру тікелей әсер етеді, жылу менеджменті және электромагниттік кедергілер (EMI) деңгейлері. Төменде PCB сымсыз зарядтау кезінде өнімділікті арттырудың негізгі мәселелері және оңтайландыру стратегиясы берілген.

1. Котил геометриясы және орамалар өрнектері
Катушканың пішіні мен орамалы конфигурациясы оның магнит өрісін және индуктивтілігін анықтайды. Дөңгелек катушкалар көбінесе омнадалық зарядтау үшін қолданылады, ал тікбұрышты немесе планарлы спиральды катушкалар жалпақ құрылғылардың шаман мен үйлесімділігін ұсынады. Желдер арасындағы бұрылыстардың, сым өлшеушісінің саны және аралық инсекциясы, резонанстық жиілікке қойылатын индуктивтілік құндылықтарына әсер етеді (әдетте кГц-ке дейін Qi-үйлесімді жүйелерге дейін).

Орамдарды оңтайландыру индуктивтілік пен қарсылық теңдестіруді қамтиды. Мықтап жабылған орамалар индуктивтілікті арттырады, бірақ паразиттік сыйымдылықты арттыруы мүмкін, олар резонанстық жиілік ауысымына әкелуі мүмкін. Керісінше, кеңістік паразиттік әсерлерді азайтады, бірақ магнит өрісін әлсіретуі мүмкін. Жетілдірілген дизайн паразиттік шығындарды азайту және интеграцияланған мыс ұшақтары арқылы термиялық диспанцияны жақсарту үшін кірістірілген катушкалармен көп қабатты ПХД қосылады.

2
​Дұрыс сәйкессіздік, тіпті бірнеше миллиметрге қарағанда, муфталардың тиімділігін азайтып, жылу өндіруді ұлғайтуға болады. Мұны азайту үшін дизайнерлер магниттік ағынның астындағы феррит қорғаныс материалдарын пайдаланып, магнит ағынын және қаңғыбас өрістерді азайтуға мүмкіндік береді. Ферритті плиталар сонымен қатар жақын жерде өткізгіш құрамдас бөліктердегі EDY ағымдағы шығындардың алдын алу арқылы өзара индуктивтілікті арттырады.

Катушкалар арасындағы тік аралық - бұл тағы бір маңызды фактор. Жақындық муфтаны жақсартады, ол физикалық байланыс немесе термиялық өндіріс қаупін арттырады. Air Saps компоненттерге төзімділік және шаң немесе қоқыстар сияқты қоршаған орта факторлары үшін есепке алуы керек. Кейбір конструкциялар дұрыс теңестіру үшін автоматты туралау механизмдері немесе реттелетін катушкалар қосылады, бұл әр түрлі пайдалану сценарийлері бойынша дәйекті өнімділікті қамтамасыз етеді.

3
​EMI-ді басу үшін дизайнерлер қорғаныс қабаттарын ПХД-ді, мысалы, мыс фольга немесе өткізгіш полимерлер сияқты PCB жинағына біріктіреді. Бұл қабаттар электромагниттік сәуле сіңіреді немесе қайта бағыттайды, сезімтал компоненттерден алыс.

Сүзу тізбектері де жоғары жиілікті шуды азайту үшін де қажет. Котил драйвері мен электрмен жабдықтаудың арасына орналастырылған төмен өту сүзгілері, реттегіштерді коммутациялық-гармониканы итермелейді. Бұған қоса, катушкалардың жанындағы конденсаторлар дерлік кернеудің ауытқулары және сәулелендірілген шығарындыларды азайтады. Халықаралық EMI стандарттарының сақталуы (мысалы, FCC 15 бөлігі немесе IEC 60601) жүйені басқа құрылғыларға араласпай жұмыс істейді.

4
​Нашар термиялық басқару өнімділікті төмендетуге, тиімділікті немесе зақымдайтын компоненттерді азайтуға болады. Бұл реттегіштер, дизайнерлер Ыстық нүктелерден аулақ болу үшін орамаларды тарату арқылы катушкалар орналасуын оңтайландырады. Қалың мыс іздері немесе ендірілген жылу раковиналары жылу өткізгіштігін жақсартады, ал Vias кеңейтілген жылуды таратуға арналған улат қабаттарын қосады.

Жылуды модельдеу құралдары PCB арқылы температураны таратуға көмектеседі, сонымен қатар прототиптеуден бұрын катушкалар геометриясына немесе материалды таңдауға мүмкіндік береді. Мысалы, жоғары температуралы төзімді субстраттарды немесе термиялық өткізгіш желімдерді қолдану талап етілетін ортада сенімділікті арттыра алады. Кейбір озық дизайн ұзақ зарядтау кезінде тұрақты жұмыс істейтін температураны ұстап тұру үшін фазалық-өзгертегіш материалдарды немесе белсенді салқындату жүйелерін қамтиды.

5. жиілікті баптау және резонанстық оңтайландыру .
Таратушы мен қабылдағыштар арасындағы резонансқа қол жеткізу қуат берудің тиімділігін арттыру үшін Резонанс катушкалардың индуктивті реакциясы реттеу желісінің сыйымдылығы, әдетте, сериялы немесе параллель конденсаторлардың қатысуымен сәйкес болған кезде пайда болады. Компонент мәндерін дәл есептеу жүйенің белгіленген жиілікте жұмысын қамтамасыз етеді (мысалы, Qi 1.3 үшін 100-205 кГц).

Температураның өзгеруіне немесе компоненттерінің қартаюына байланысты жиіліктің ауытқуы резонансты бұзады, тиімділікті төмендетеді. Бейімделген баптау тізбектері жұмыс жиілігін бақылаңыз және оңтайлы муфтаны сақтау үшін сыйымдылықты реттеңіз. Бұл тәсіл катушкалар индуктивтен немесе жүктеме жағдайларының өзгеруіне, әр түрлі құрылғыларда және қоршаған орта факторларында дәйекті өнімділікті қамтамасыз етуді өтейді.

Қорытынды
катушкалар орналасуы және сымсыз зарядталған PCB сымдарды оңтайландыру геометрия, аралық, EMI басу, термиялық басқару және жиілікті баптау үшін тұтас тәсіл қажет. Итерективті дизайн және модельдеу арқылы осы факторларды шешу арқылы инженерлер жоғары тиімділік, сенімділік және пайдаланушылар ыңғайлылығын жеткізе алады. Әр оңтайландыру стратегиясы энергия шығынын азайтуға, араласуды азайтуға, сымсыз зарядтау инфрақұрылымын кеңейтуге ықпал етеді.