Zasilacze rezonansowe

Nowatorska klasa zasilaczy rezonansowych.

Z dotychczasowych, blisko 20-letnich doświadczeń przy wdrażaniu przez nasz zespół rozwiązań dla przemysłu wynika że specjalizowane i efektywne systemy zasilania są jednym z kluczowych elementów zapewniających niezawodność pracy urządzeń elektronicznych. Dodatkowo, w wielu aplikacjach bardzo istotnymi parametrami okazywała się niska emisja zaburzeń elektromagnetycznych (np. technika radiowa i samochodowa), wysoki i kontrolowany poziom izolacji pomiędzy obwodami wejściowymi a wyjściowymi (np. energoelektronika) a w przypadku urządzeń górniczych możliwość konstrukcji zasilaczy zapewniających iskrobezpieczeństwo i wysoką odporność na trudne warunki środowiskowe. Z kolei czynniki ekonomiczne i ekologiczne wymuszają zastosowanie w proponowanych układach zasilania rozwiązań o dużej sprawności energetycznej, możliwie małej masie i objętości oraz o niskich kosztach produkcji. Należy w tym miejscu podkreślić że powyższe wymagania dotyczą już zarówno urządzeń profesjonalnych jak i przeznaczonych na rynek masowy. 

Widząc możliwość znacznej poprawy parametrów użytkowych układów zasilających oraz wykorzystując wiedzę z zakresu kompatybilności elektromagnetycznej opracowano od podstaw nowatorską klasę rezonansowych układów przetwarzania energii dedykowanych do aplikacji o podwyższonych wymaganiach. Objęły one swym zakresem trzy obszary konstrukcji układów zasilających:

• nowe topologie rezonansowych układów przetwarzania energii (3 krajowe zgłoszenia patentowe w tym 2 znajdują się w procedurze międzynarodowej), 
• zintegrowane elementy indukcyjne rezonansowych układów przetwarzania energii (3 krajowe zgłoszenia patentowe i wszystkie znajdują się w procedurze międzynarodowej),
• nowe sposoby sterowania rezonansowych układów przetwarzania energii (1 zarówno krajowe i międzynarodowe zgłoszenie patentowe).

Bezprzewodowy przekaz energii elektrycznej

Wynalazek dotyczy bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej i wykorzystano w nim szeregowo-równoległy obwód rezonansowy wyposażonym w ogranicznik dobroci zwracający nadmiar energii krążący w układzie do źródła zasilania oraz indukcyjne sprzężenie cewki nadawczej i odbiorczej. 

Zobacz teź: Bateria bezstykowa, zgłoszenie patentowe PL 381975

Wielorezonansowy zasilacz w klasie DE z ogranicznikiem dobroci

Struktura wielorezonansowego zasilacza pracującego w klasie DE z integralnym ogranicznikiem dobroci według wynalazku wykazuje dużą odporność na nagłe zmiany obciążenia zaś szeregowo-równoległy obwód rezonansowym, zapewnia dużą elastyczność i łatwą adaptację do różnych częstotliwości pracy jak również różnych poziomów napięć zasilania. Ze względu na to że ogranicznik dobroci zrealizowano z wykorzystaniem minimalnej ilości elementów, jest to konstrukcja bardzo ekonomiczna przy zachowaniu dobrych parametrów użytkowych. 

Zobacz też zgłoszenia patentowe: PL 385472, PCT/PL2009/000061, USA-US20110157932, Niemcy 11 2009 001 260.4

Zasilacz rezonansowy z dławikami wielouzwojeniowymi

Rozwiązanie oparte jest o szeregowy obwód rezonansowy LLC którego częścią jest induktor wielouzwojeniowy, za pośrednictwem którego do zasilacza przyłączane jest obciążenie. Zastosowanie induktorów w naturalny sposób pozwala na pracę z prądowym wyjściem i ograniczanie mocy strat w materiałach magnetycznych dzięki możliwości użycia szczelin powietrznych w obwodach magnetycznych. Wyróżnia się także tym że szeregowy obwód rezonansowy zawiera układ zwrotu nadmiaru energii z obwodu rezonansowego do zasilania (ogranicznik dobroci) i wyposażony jest w układ monitorowania w nim prądu. Dla układów dużej mocy powyższe rozwiązanie ma wysoką sprawność i ze względu na topologię jest zabezpieczony przeciwko zmianom obciążenia ? od zwarcia do rozwarcia. Dzięki możliwości pracy w klasie DE poziom emisji zaburzeń elektromagnetycznych jest bardzo niski i umożliwia budowę układów podwyższonych wymaganiach związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną. 

Zgłoszenia patentowe:
PL 395846 ?Zasilacz rezonansowy z dławikami wielouzwojeniowymi? (w sprawie treści prosimy o kontakt)
PCT/EP2012/064401 "A resonant-mode power supply with a multi-winding inductor" (rysunki)

Dlaczego nasze rozwiązania to właściwy wybór ?

Do najistotniejszych zalet proponowanych rozwiązań rezonansowych układów przetwarzania energii należy:

• skalowalność rozwiązania umożliwiająca budowę układów zasilających od pojedynczych watów do kilkunastu/kilkudziesięciu kilowatów,
• możliwość pracy w bardzo szerokim zakresie częstotliwości (od kilku kHz do kilku MHz),
• szeroki zakres zmian mocy wyjściowej przy małej zmianie częstotliwości kluczowania (około 15-20%),
• wykorzystanie nieuniknionych elementów pasożytniczych w trakcie przetwarzania energii,
• możliwość pracy zarówno z przekładnią podwyższającą jak i obniżającą napięcie,
• prądowy charakter obwodu wyjściowego,
• możliwość stabilizacji napięcia wyjściowego w pełnym zakresie zmian obciążenia,
• możliwość wykorzystania techniki miękkiego przełączania ZVS,
• możliwość kontrolowania szybkości zmian napięcia du/dt w obwodzie rezonansowym i komutacyjnym,
• możliwość uzyskania wysokich sprawności,
• układowa (naturalna) odporność na zwarcia,
• możliwość pracy z ciągłym prądem w obwodzie rezonansowym niezależnie od obciążenia,
• sinusoidalne przebiegi prądów w obwodzie mocy,
• niski poziom emisji zaburzeń przewodzonych i promieniowanych co przekłada się na obniżenie kosztów filtracji w celu spełnienia wymagań EMC.

Oferta w zakresie możliwości projekowych

AGH w Krakowie prowadzi intensywne prace badawcze związane z rozwojem przetwornic rezonansowych dedykowanych do aplikacji o podwyższonych parametrach użytkowych. Obejmują one swym zakresem trzy obszary:

• nowe topologie rezonansowych układów przetwarzania energii (zgłoszenia patentowe: P.381975, P.389907, P.385472, P.395846 ), 
• rozwój zintegrowanych elementów indukcyjnych rezonansowych układów przetwarzania energii (zgłoszenia patentowe: P.393133, P394316),
• nowe sposoby sterowania rezonansowych układów przetwarzania energii (zgłoszenie patentowe P.395844).

Posiadane kompetencje w zakresie projektowania, budowy i wdrożenia nowoczesnych rezonansowych układów zasilających dają możliwość podjęcia owocnej współpracy z przedsiębiorcami. Model współpracy AGH w Krakowie z partnerami przemysłowymi jest elastyczny i dostosowany do aktualnych potrzeb. Może on obejmować:

• doradztwo w procesie projektowania systemów zasilających, w tym w zakresie zagadnień związanych z iskrobezpieczeństwem i kompatybilnością elektromagnetyczną,
• przeprowadzenie przez AGH w Krakowie całości lub części prac badawczo-rozwojowych dotyczących systemów zasilania w oparciu o środki własne przedsiębiorcy,
• pozyskanie wspólnie z partnerem ? przedsiębiorcą dofinansowania na prowadzenie prac badawczo-rozwojowych ze środków publicznych i realizację wspólnego projektu w oparciu o te środki.

Zapraszamy do współpracy!