01 如何自行繞制高頻線圈

 

昨天有參加 全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽^[1] 中 無(wú)線節(jié)能賽題組^[2] 的同學(xué)在公眾號(hào)（TSINGHUAZHUOQING）提問(wèn)：

 

問(wèn)題1： 卓大大，為什么我們的 LCC^[3] 充電把電容充滿要一分半（90秒）？桌大大這是為什么??？

 

▲ 圖1 車(chē)模儲(chǔ)能法拉電容

 

▲ 圖2 LCC補(bǔ)償回路與接收線圈

 

▲圖3 接收線圈中的LCC補(bǔ)償回路

 

問(wèn)題2： 卓大大，如何自己繞一個(gè)2.2uH的線圈？

 

02 充電時(shí)間

 

針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，電容充電時(shí)間。根據(jù)電容特性可知，電容上的電壓等于電容電荷Q除以電容容量：

 

 

如果使用恒流充電，那么充電時(shí)間就等于。

 

根據(jù)所使用的電容，是由五個(gè)25F（2.7V）的電容串聯(lián)形成5F（13.5V）的電容。如果充滿電666需要一分半鐘（90s），那么可以求得充電電流平均為：

 

 

▲ 儲(chǔ)能電容為5個(gè)25F的電容串聯(lián)

 

這說(shuō)明充電電流太小了。如果使用在 火中取栗^[4] 推文中的LCC補(bǔ)償方案，達(dá)到5A的充電電流，則充滿12V的電只需要12秒左右。

 

所以主要問(wèn)題出現(xiàn)在你所制作的LCC的網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償中。

 

03 LCC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

 

從發(fā)送過(guò)來(lái)的照片來(lái)看，你使用了 粘貼銅箔制作了建議的實(shí)驗(yàn)電路^[5] ，這是對(duì)的，不使用面包板^[6] 進(jìn)行測(cè)試是因?yàn)槊姘宀贿m合做大電流，高頻率的電路測(cè)試。

 

那么影響LCC接收效果的主要原因可能包括：

 

●    LCC網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)計(jì)算；

●    制作LCC的器件容量，包括串聯(lián)電感

●    肖特基整流橋器件，以及整流形式；

●    電路板的制作

 

首先，根據(jù)【圖2】所顯示的整流濾波電路，你采用的還是以前的 無(wú)線節(jié)能組^[7] 的接收板，采用 倍壓整流^[8] 方式對(duì)接收電能進(jìn)行整流。比起全橋整流來(lái)講，倍壓整流效率低，這個(gè)結(jié)論在 火中取栗^[9] 中的測(cè)量結(jié)果得到驗(yàn)證。所以建議將接收電路修改成全橋整流。

 

第二部分就是檢查L(zhǎng)CC網(wǎng)絡(luò)器件的的參數(shù)是否符合設(shè)定的150kHz下計(jì)算出的參數(shù)。如果參數(shù)不對(duì)，不僅會(huì)增加靜態(tài)功耗，也會(huì)降低輸出電流。建議根據(jù) 經(jīng)過(guò)標(biāo)定后的ESP32對(duì)于節(jié)能信標(biāo)組充電過(guò)程測(cè)量^[10] 設(shè)計(jì)方案給出的計(jì)算過(guò)程進(jìn)行計(jì)算：

 

【表3-1 設(shè)計(jì)條件】

【表3-2 參數(shù)計(jì)算】

 

【表3-3 實(shí)際參數(shù)】

 

04 繞制LCC電感

 

首先選擇適合通過(guò)高頻大電流的Litz線，建議選擇大于100股以上的Litz線。然后選擇高頻低損耗磁環(huán)，體積能夠容得下繞制電感所需要的匝數(shù)。

 

▲ 用于測(cè)試的T106-2磁環(huán)

 

剩下就是需要確定繞制多少圈Litz。

 

根據(jù) 環(huán)形電感計(jì)算公式^[11] :

 

 

 ◎ 其中參數(shù)：

 

：電感量（H）

：感應(yīng)系數(shù)

：匝數(shù)

 

感應(yīng)系數(shù)本可以從購(gòu)買(mǎi)到的高頻電感數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到。如果沒(méi)有查到，也可以通過(guò)實(shí)際測(cè)試獲得。

 

比如使用多股軟銅絲線先在磁環(huán)上繞制若干圈（比如10圈），然后測(cè)量對(duì)應(yīng)的電感量：。那么該磁環(huán)的感應(yīng)系數(shù)就可以計(jì)算出來(lái)：

 

 

請(qǐng)注意，如果繞制的匝數(shù)不多，實(shí)際電感量還與繞制線圈在磁環(huán)上的分布密集與松散的情況有關(guān)系。

 

總結(jié)

 

制作一個(gè)良好的無(wú)線電能收割裝置，需要從器件的參數(shù)、性能、制作工藝等各方面降低損耗，才能夠?qū)o(wú)線電能服服帖帖的裝進(jìn)儲(chǔ)能法拉電容。

 

參考資料

 

[1]全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/110253008

[2]無(wú)線節(jié)能賽題組:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115416126

[3]LCC:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/113770750

[4]火中取栗:

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjQyNjc2NQ

&mid=2452239091&idx=1&sn=549a0cea01aa16bd8d16e86b3fad6235&chksm=876edc91b0195587e5efd4995c7e4dfd01f43442c05439e21c0c02aad9a431b45911ef37cb3b&token=723737018&lang=zh_CN#rd*

[5]粘貼銅箔制作了建議的實(shí)驗(yàn)電路:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/112150112

[6]面包板:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106269740

[7]無(wú)線節(jié)能組:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104120694

[8]倍壓整流:

https://baike.baidu.com/item/%E5%80%8D%E5%8E%8B%E6%95%B4%E6%B5%81/8610322?fr=aladdin

[9]火中取栗:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115434834

[10]經(jīng)過(guò)標(biāo)定后的ESP32對(duì)于節(jié)能信標(biāo)組充電過(guò)程測(cè)量:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115437782

[11] 環(huán)形電感計(jì)算公式:

https://wenku.baidu.com/view/61d340583b3567ec102d8a9b.html

 

 

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