Vijay Bapu, director senior de marketing de producto de la unidad de negocio dsPIC de Microchip nos explica en este artículo de fondo cómo debe realizarse la carga inalámbrica inductiva en dispositivos de consumo y sistemas de e-movilidad con diseño de referencia para facilitar la labor de los técnicos electrónicos.
¿Qué tienen en común las bicicletas eléctricas y los portátiles? Ambos pueden cargarse inalámbricamente por inducción
Las bicicletas eléctricas y los portátiles utilizan baterías de Iones de Litio para su energía, elegidas por su ligereza, alta densidad energética y larga vida útil.
Ambos sistemas pueden recargarse inalámbricamente, mediante el método de Transferencia de Energía Inalámbrica (WPT), que utiliza inducción electromagnética para transferir energía a la batería sin cables.
Para las bicicletas eléctricas hay una base de carga inalámbrica o una baldosa inductiva que se puede aparcar para transferir energía.
Para la carga por inducción, una bobina se sitúa en la base estática o baldosa (bobina transmisora) y la otra en la bicicleta eléctrica, a menudo en el soporte de la misma. Esta es la bobina receptora.
La bobina de la base de carga, alimentada por corriente alterna, crea un campo magnético que a su vez produce corriente en la bobina de la bicicleta eléctrica. Esta corriente alterna se convierte entonces en corriente continua para alimentar la batería de la bicicleta eléctrica.
El principio es el mismo para portátiles, así como para una amplia gama de dispositivos de consumo e industriales, incluyendo pequeños robots, drones, herramientas eléctricas, aspiradoras robóticas, routers inalámbricos o cortacéspedes.
Un diseño de referencia como solución
Microchip proporciona un diseño de referencia de transmisión eléctrica inalámbrica inductiva electromagnética de 300 W (Diseño de referencia de transferencia inalámbrica de energía inalámbrica de 300W | Diseño de referencia | Tecnología de Microchip) que puede incorporarse a cualquier tipo de sistema de consumo o industrial de bajo consumo para carga inalámbrica; véase el diagrama de bloques en la Figura 1.
Consta de un microchip WP300TX01 transmisor de potencia (PTx) y un microchip WP300RX01 receptor de potencia (PRx). El diseño opera con una eficiencia superior al 90% a 300 W de potencia y una distancia Z (la distancia entre bobinas de emparejamiento) de 5 a 10 mm.
El transmisor (Figura 2), está alimentado nominalmente por un raíl de 24 V y el receptor regula la tensión de salida a 24 V nominal.
El rango de tensión de entrada DC operativo del diseño es de 11 a 37 V, con protección contra sobretensión y subtensión de entrada, y protección contra sobre corrientes y problemas térmicos mediante una función de monitorización de temperatura de PCB/bobina.
La corriente máxima de salida del receptor es de 8,5 A, y la tensión de salida del receptor es ajustable de 12 a 36 V.
El diseño implementa un protocolo propietario de Microchip, desarrollado tras años de investigación y desarrollo, y con patentes concedidas en EE. UU., que garantiza una transferencia de energía fiable y de muy alta eficiencia.
El sistema también implementa la Detección de Objetos Extraños (FOD), una medida de seguridad que evita situaciones peligrosas en caso de que un objeto metálico se acerque al campo de carga. Una vez que el FOD detecta un objeto metálico cerca de la zona de carga, donde se genera el campo magnético, detiene la transferencia de energía.
El diseño de referencia incorpora esta funcionalidad en la bobina principal, cortando la alimentación del transmisor hasta que el objeto es retirado.
El FOD se realiza deteniendo cuatro señales de conducción PWM, siendo cuatro el máximo para evitar que la carga se detenga por completo.
Este diseño de referencia también detecta algunas tarjetas y etiquetas NFC/RFID.
