Seit der immer größer werdenden Verbreitung von Wireless Power Transfer in der Consumer Elektronik, wie z.B. Smartphone Ladestationen, richtet sich auch der Blick der Industrie- und Medizintechnik immer mehr auf diese Technologie und der daraus resultierenden Vorteile. Da auch die Kommunikationsschnittstellen immer mehr drahtlos mit WLAN, Bluetooth etc. werden, bietet es sich an, auch die Energieversorgung kontaktlos zu übertragen. Es können völlig neue Lösungswege beschritten werden, welche nicht nur die offensichtlichen technischen Vorteile bieten, sondern auch für das optische Design neue Möglichkeiten eröffnen. Gerade in Industriezweigen die mit harten Umgebungsbedingungen, scharfen Reinigungsmitteln, starker Verschmutzung und hoher mechanischer Belastung kämpfen müssen (z.B. ATEX, Medizin, Baumaschinen etc.) bietet diese Technologie neue Ansätze. Beispielsweise können teure und anfällige Schleifringe oder Kontakte ersetzt werden. Ein weiteres Einsatzgebiet sind auch Übertrager, welche besondere Anforderungen wie eine verstärkte / doppelte Isolation aufweisen müssen.
Ziel dieser Application Note ist es, dem Entwickler aufzuzeigen, dass es für eine kontaktlose Energieübertragung, für hundert Watt und mehr, durchaus einfach zu realisierende Lösungen im Bereich der Schaltungstechnik gibt, welche auch ohne Software und Controller auskommen.
Der Resonanzwandler kann sehr flexibel an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Diese Schaltung stellt aktuell die effektivste Möglichkeit dar, Energie bis einige hundert Watt kontaktlos zu übertragen. Wenn die Anforderungen der Applikation bezüglich der Sicherheit, OnOff, Ladezustandserkennung etc. wachsen, so kann diese Schaltung als Basis dienen und beliebig durch den Hardwareentwickler erweitert werden. Auch kann eine klassische H-Brückenschaltung mit aktiver Regelung als Grundlage genommen werden anstatt der Resonanzwandler-Topologie. Es sollte auf jeden Fall schon frühzeitig mit den ersten Prototypen entwicklungsbegleitende EMV Messungen durchgeführt werden.
Entscheidend für einen hohen Wirkungsgrad, möglichst kompakte Bauform und gute EMV Eigenschaften sind, neben der taktgebenden Schaltung, vor allem die Sende- und Empfängerspulen. Würth Elektronik bietet neben dem breitesten Sortiment auch die Spulen mit dem höchsten Q-Faktor in der jeweiligen Bauform. Dadurch können hohe Induktivitätswerte erzielt werden und daraus resultierend kleine Bauformen für die Kondensatoren.
Zudem wird für höhere Leistungen ausschließlich HF-Litze (geringere AC-Verluste) und hochwertiges Ferritmaterial (hohe Permeabilität) verwendet. Dies bedeutet für das Endprodukt den maximalen Wirkungsgrad und bestmögliche EMV-Eigenschaften.
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