ARTICLE [160]

การพัฒนาวงจรส่งกำลังไฟฟ้าไร้สายโดยใช้แผ่นวงจรพิมพ์ลายเป็นขดส่งและขดรับกำลังงาน

The Development of Wireless Power Transfer using PCB Resonators


บทคัดย่อ / Abstract :

          การส่งกำลังไฟฟ้าไร้สายโดยใช้ขดลวดทองแดงต่อกับคาปาซิเตอร์ภายนอกทำให้คาปาซิเตอร์รับแรงดันพิกัดสูงมีโอกาสเสียหายได้ง่าย การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวงจรส่งกำลังไฟฟ้าไร้สายโดยใช้แผ่นวงจรพิมพ์ลายเป็นขดส่งและรับกำลังงาน มีข้อดีด้านความบางและน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับขดลวดทองแดง ได้ทำการออกแบบลาดขดตัวนำพื้นฐานสี่รูปแบบ คือ สี่เหลี่ยม วงกลม หกเหลี่ยม และแปดเหลี่ยม นำไปทดสอบกับเครื่องเน็ตเวิร์คอนาไลเซอร์พบว่ารูปแบบแปดเหลี่ยมให้ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่าน (S21) ดีที่สุดจึงได้เลือกรูปแบบ
แปดเหลี่ยมนำไปพัฒนาเป็นขดส่งและรับกำลังงานโดยใช้แผ่นวงจรพิมพ์ลายแบบสองด้าน จากนั้นจึงทำการทดสอบส่งกำลังไฟฟ้าไร้สายในแต่ละกรณีผลการศึกษาพบว่า 1. การปรับค่าความถี่สามารถทำให้กำลังไฟฟ้าขาออกเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับกรณีความถี่คงถี่ 2. ผลการเพิ่มค่าความเหนี่ยวนำโดยการเพิ่มแผ่นวงจรพิมพ์ลาย พบว่ากรณีปรับค่าความถี่ให้กำลังไฟฟ้าขาออกเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับกรณีใช้ความถี่คงที่ อย่างไรก็ตามกำลังไฟฟ้าขาออกที่ได้น้อยกว่าแบบใช้แผ่นวงจรพิมพ์ลายสองด้าน เนื่องจากการเพิ่มค่าความเหนี่ยวนำทำให้อิมพีแดนซ์ของวงจรมีค่าเพิ่มขึ้นทำให้กระแสไหลผ่านขดตัวนำด้านส่งได้น้อยลง ผลการศึกษาสามารถใช้เป็นแนวทางการพัฒนาวงจรส่งกำลังไฟฟ้าไร้สายแบบใช้แผ่นวงจรพิมพ์ลายเป็นขดส่งและรับกำลังงานได้ต่อไป
-----
          It is noted that conventional wireless power transfer method using coil series with external capacitance can damage the involved capacitors if the voltage was too high. The objective of this study is the development of wireless power transfer using PCB as transmitter and receiver. The advantage of using PCB is that it is thin and lightweight in comparison with the copper coils. Square, circle, hexagonal and octagonal traces were designed and tested to identify the scattering parameter (S21) by using Network Analyzer that showed the octagonal trace obtained the best S21. Consequently, the octagonal trace is chosen to design as transmitter and receiver on double-sided PCB board and power transfer experiments were performed. The study results found that 1. Adjustment of frequency can increase output power comparison with constant frequency 2. Increasing inductance by increasing the amount of PCB, the adjustment frequency can increase output power comparison with constant frequency. However, it was also observed that the less power output can result from using double layer PCB. This is due to increasing inductance which in turn caused the increment of impedance and decreased input current flow on the transmitter side. The study results can be used in development of wireless power transfer using PCB as transmitter and receiver.

คำสำคัญ / Keywords:       แผ่นวงจรพิมพ์ลาย ความเหนี่ยวนำ ความถี่รีโซแนนซ์ การส่งกำลังไฟฟ้าไร้สาย, PCB, inductance, resonance frequency, wireless power transfer

เจ้าของบทความ / Author :       Anupong Chayton, Tanawut Panyawong and Ekkachai Chaidee*

ปรากฏอยู่ในเล่มวารสาร JITR ปี 2560 ฉบับที่ 1 กรกฎาคม - ธันวาคม หน้าที่ 39-53


Full paper (p.39-53) [Loaded: 325]
« Back