Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   4 ,  Decem be r   2020 , p p.   1979 ~ 1986   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 4 . pp 1979 - 1986           1979       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Wireles s  chargin g schem e for me diu m  powe r range  applic ation  systems       D  K ar th ikey an ,  S ayon K ole y ,  M ayukh  Ba gchi ,  A vijit  B ha t t achary a ,  K V i ja y ak um ar   Depa rtment  o f  E le c tri c al a nd  Ele ct roni cs  Engi n eering,   SR M Insti t ute   of   Sci enc e   a nd  Tech nology ,   India       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   1 3 , 20 20   Re vised  Jun   10 , 20 20   Accepte d  J ul   2 , 20 20       Wi re le ss   power  tra nsmiss ion  (W PT)  has  at tr ac t e d  a  wide  var ie ty   of  subjec t s   in  var ious  disc ip li nes  and  h as  al s o  bec om e  a  high ly  active   r ese ar c h  fie ld  du e  to  i ts  ca p ac i ty  t o  fa ci l it a te  ch ar ging  sys te ms .   Wi re le ss   power   tr ansmi ss ion   will   b e  com pu lsory  to   use  soon   as  thi s   technolo gy  en abl es   elec t ric a l  ene rgy   to  b e   tra nsm it t e d  from   a   power   source   to   an   elec tr ic a l   loa d   ov er  an   a ir   gap   wi thout   connect i ng  wire s.   W ire l ess  power  tr ans mi ss ion  has   been  develope d   in  th e  low  pow e r  (1W   to  10 W)   a nd  high  power   ( 100W - 500W)   r e gion.   Whi l e  the   low  power  r egi on  dev el opm ent   foc uses  on  p oweri ng  me d ical   tra nsplan ts   and  mobile   ch arg ing,  the  hig her   end   of  th e   power  spec tru m  is  b ei ng   deve lop ed  for  t he  elec t ric   v ehicle   ( EV)  applic at ions.  How ev e r  me diu m   power  ran g e  (10 W  to   100 W)   is  rel a ti ve ly  un exp lore d  du e   to   lac k  of  prop er   appl i ca t ions.  Th e  commer ci a l  W PT  sche me   is  m ai nly  used  for   th e  cha rg ing   of  li thi u m - ion  b a tt eries.  Sensit ive  me diu m  power  loa ds  li k e  Lithiu m  Polyme r   (Li Po)  ba tt er ie s  do  not  hav e  a  w ire l ess  modul ar   cha rging   sys te m .   Th is  pape r   discusses  a  proposed  sche me  for   wire le ss   ch arg i ng  of  me diu m - r ange   lo ads.   Li Po  ba tt er ie s  are   used   as  th e  t arg eted  cha r ging   lo ad.  A  mi nimali st ic  appr oac h   has  be en  considered  w hil e  d esigni ng  t he  elec troni cs  fo r  eff i ci en cy   im prove m ent  an d  a   co mpa c t,  m odula r   sche m e.  The   proposed  s che m e  h as   bee n  d eve lop ed   for  drone   an d  robotics  app li c at ions  and  t he  resul ts     are   v al id ated.   Ke yw or d s :   Digital  sig nal  process or (DS P)   Fu ll  brid ge  cl a ss D I nv e rter   Ind uctive c oupl ing   Ind uctive  pow er tra ns fe r (I P T)    In te gr at ed  circ uit (I C )   Lit hiu m  polym er (Li Po)   Near fiel d  t ransmi ssio n   Re cei ver  c oil ( Rx)   Re so na nt in ve r te r   Transmi ssio n  c oil (T x)   Wireless  powe r  tra ns fe r (W P T)   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   D Kart hik e yan,    Dep a rtme nt  of  Ele ct rical   and  Ele ct ro nics  E nginee rin g,   SRM In sti tute of Sci ence  & T echnolo gy, Kat ta nkulathur,  Ta mil  N ad u, I ndia .   Emai l:  k art hipncl@ gm ai l.co m       1.   INTROD U CTION     Wireless  te c hnology  ma kes  it   easy  f or   us e rs   to  tra vel  wi de   distances   with ou t  a ny  hassle s.  A nothe r  phys ic al   disad van ta ge  of  wir ed  te c hnolog y  is  that  ca bles  can  ea sil y  be  bro ken,  wh ic h  is  no t   an   iss ue   with   wireless   te ch nolo gy  [1].  Wir el ess  P ow e r   Tr ansf e r   ( WPT )   al lows  po wer  t o  be   tra ns mit te d  t hro ugh  an   a ir  gap  without  t he   ne ed  f or  loa d - be arin g  ca bles.   WPT   ma y  pro vid e   co mpa ti ble  batte ries   or  c ompu te rs  with   po wer   from   an   AC  s ource,   without   ph ys ic al   c onnecto rs  or  wir es.  WPT   will   rech a rg e   cel l  phones   an d  la ptops,   ai rcr aft,   bik es ,   an d  ev en   tra nsporta ti on  e quipme nt.  Wirele ss  tra ns missi on  of  t he  powe r  c ollec te d  b y  so la r - pan el   a rr a ys   in   sp ace  ma y  ev en  be  possible  [2,  3].  WPT  ha s  been   a n  e xc it ing   de velo pme nt  to  re place  wire d  charger s  in  c onsume r  el ect r onic s.  Nev e rthel ess,  since  t he  la te   1890s,  the r e  has  been   a r ound  the  i dea  of  powe r  transmissi on  w it ho ut   wi res.  Nikol a  Tesl a   was  a ble  t o  wi relessl y  li gh t   e le ct rical   bu l bs   us in g  el ect r od yn a mic  inducti on   (a ka   resona nt  indu ct ive  couplin g)  in  his  C olor ado   Sprin gs   I ns ti tute  [4].   T he  w or l d  is  m ov i ng  towa rd s   a utom at ion .   WPT   w il l  be  a n  im portant  pa rt  of  a uto mati ng   el ec tric al   an d   el ect ronic  it ems   use d  in   current  ti mes.   Char ging  c hor ds   require  human  i nter ve ntion   w hich  preve nts  f ull  automatio n.  He nce  to   automate   dro ne   ser vices,  vac uum  cl ean er,   r obotic  eq uipm ent  a  WPT   ch arg i ng  m odule   is  a  re quirem ent  [ 5].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1979   –   1986   1980   LiPo  batte ries  are  se ns it ive   de vices  that  require  balance d  chargin g  meth od s .  T he  c urre nt  W PT  te c hnology  is   ai med  at   c ha r ging  Li oN  ba tt eries  [6 - 7] .   The  c hemical   el ect ro lyte   be tween   their   po sit ive   an d  neg at ive  el ect ro des  is th e most  imp or ta nt d i ff e ren ce  bet ween  li thi um - io n  a nd li thiu m - po l ym er  bat te ries.       2.   WIRELE SS  P HYS I CS   M a ny   el ect r oma gnet ic   eff e ct s  can  wirele ssly  tra ns fe r  e nerg y  f rom  one  po i nt  to  th e  ne xt.  T he   op ti m um   a ppr oach   is  deter mined  by  the   ideal   distanc e  betwee n  the   so urce  a nd   de vice  relat ive  to  two  longit ud i nal  s cal es:   (1)   the   sou rce  or  de vice  dimensi on,   an d  ( 2)  th e  wa velen gth  corres pondin g  to   the   os ci ll at ion   fr e quenc y  [ 8].  Sho rt - ra nge  tr ans missi on  occurs   ove r  distances   m uch  s mall er   tha n  t he   siz e  of  the   so urce   or  dev i ce,  a   mi d - ra nge  tra ns fe r   occ urs  over   distanc es  gr eat er   t han  the   s ource   or  dev ic e   a nd  l ong - rang e   tr ans fer   occ ur s  over  d ist ance s  f ar  lar ger  t ha n t he wavele ng t h [9].   Figure  1  s how s  a  wireless   po wer   t ran s fer  syst em  with  t wo  mag netic al ly  c oupled   coils.  T he  el ect ric  energ y  in   the   tr ansmitt er  c oil  i s  tra ns f ormed   i nto  ma gn et ic   e nerg y  that   is  st or e d  i n  t he  rec e iver  c oil  wh e r e  it   is  conve rted bac k t o  el ect rical  ene rgy [10 ].           Figure  1 .   Re sonant  wireless  pow e r  tra nsfer  c on ce pt       Wireless   in duct ive  power  tr ansf e r   ( WPT )   is  li mit ed   to   only   a   few  mil li mete rs  of   the   distanc e   betwee n  t he  tr ansmitt er  a nd  t he  receive r.   W it h  ga ps   i n  t he  range  of  ce ntimet ers,  co upli ng  de creases ,  a nd  with   it  the ef fici e nc y of ene rgy  t ra ns fe r decrea ses  [11 - 12 ].     2 . 1.     Syste m sc heme   The  e xisti ng m od el   us e d  f or w irel ess pow e r   tran smissi on usuall y  is   co mpr ise d  of  the   tra nsmi tt er  side  ci rcu it ,  recei ve r  side  ci rcu it ,  a   BMS,  an d  a  L ioN  batte ry  as  sh ow n  belo w  i n  Fi gure  2.   T he   existi ng  m odel   has  two  maj or   dr a wb ac ks   i.e  s uf fici ent  powe r  cannot  be  t ransfer red   due  to  the  abse nce  of  a  pro per   am pl ifying   com pone nt  li ke  a  M O SFET  and   al s o  the  outp u t  co ntains  a  lot  of   unwa nt ed  noise s  w hi ch  af fects  the  ov e rall   eff ic ie nc y  of  t he  sc heme .  T he  pro posed   s ys te m  ca n  be   separ at e d  i nto  3  co mpo ne nts  or  subs ys te ms -   the  inv e rter,  t he  tr ansmitt er/  rece iver,   a nd  fin al ly  the  batte r y  mana geme nt  s ys te m  (B M S ).  These  s y ste m s  are   interco nnect ed   as   sho wn  in   F igure  3.  T he   c ompone nts,   to po l og ie s   hav e   been  sel ect ed   f or  handlin g  m edium  powe r  range   l oad  require me nts.   The   s ourc e  of   the   in ver t er  sta ge  is   dire ct   cu rr e nt  (D. C.)  f or  this   sc heme.  It   can  be  ta ke n f r om  a   12 V,   2A  rated  s witc he d - mode  powe r  s uppl y  a dap te r.     The  D. C  s ourc e  pro vid es   in put  to  a   f ull -   bri dg e  Cl ass   D  i nv e rter.   It  c on sist s  of  4  po w er  s witc hes,  two  in  eac h  le g.  As   the   f requen c y  of  s witc hing  is   hi gh,   MOS FET  ( Me ta l  Ox i de  Fie ld  E ff ect   Tra nsi stor)   switc hes ha ve been   use d f or   be tt er s witc hing  r es pons e  [ 13, 14].   T he ou t put o f  the  H -   B r idg e is  pro vid e d  to  an  LC  res onant   ta nk  ci rc uit,  the   inducti ve  c oil  i s  the   tra ns mit te r  it sel f.   T he  c apacit or  value  to  be  set   de pe nds  on   the  res onant  frequ e nc y  of   po wer   t ran s fer  [ 15] .  T he  res ona nt  f reque ncy   is   the  same  as  th e  switc hing  fr e qu e nc y  in  this  ci rc uit  [ 16]. T he  receiv er  coil  will   ha ve  a  ca pacit or   connecte d  as  pe r  the  decide d  fr e qu e nc y  of   powe r   trans fer .   The   ne xt  syst em  is  t he  B M S  wh ic h  in volves  t he   recti fier  sta ge   an d  nec essar y  pro te ct io n  ci r cuitry -   the  outp ut  of  wh ic h  is  fi nally  pr ov i ded   t o  the  LiPo  batte r y.   A  ba la nce d  charger   is  inte gr at e d  into  t he   BMS  sta ge  f or the  sa fe c hargin g of t he batt ery [ 17 , 18 ].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Wi rel ess char gi ng   sche me  f or   med i um  powe r  range  applicat ion   syste ms  ( D karthike y an )   1981       Figure  2. Bl oc k diag ram of  th e existi ng sc he me           Figure  3. Bl oc k diag ram of  th e pro posed  sc he me       2 .2 .   In vert er   switchin g  s che me   The   to po l ogy  us e d  he re  is   a   ba sic   H -   Bri dge   in ver te r .  T he   pow er   s witc hes   ha ve   bee n  co ntr olled  us in g  a  ti mer  c ircuit . In  a  puls e w a ve,  t he  du t y  c ycle is  def i ne d  as  foll ows:     D  =  [T ON  / (T ON +  T O FF ) ]   (1)     Wh e re ,   D= dut y  c ycle,   T ON =on  per io d  of  Pu lse ,   T OF F = OF F   per io d  of   the   pulse   ge ne rated.   I n  the   simulat ion  ci rc uit,  we  a re  us i ng  a  ti me r  ci rc uit  that  pro vide s  a  50%  du t y  cycle  pu lse   wa ve  t o  the   dr ive r  IC   o f   diag on al   powe r  switc hes  of   the  f ull  bri dge .  A n  in ve rted  pu lse   wa ve  is   ge ner at e d  to  dr i ve  the  oth e r  tw o  switc hes.   A  55 5  ti mer  ci rc uit  has  been  us e d  for  the  im ple mentat io n  of  t he  s witc hing  s cheme  a nd  swi tc hin g  fr e qu e nc y  of  150  kH z   is  achi eved.  This   s witc hin g  sc heme   us e d  is   al so  ca ll ed  bl ock  c ontrol,   wh e re  al te rn at e   switc hes   are   bl ock e d  in   a   le g  to  a void   s hoot - thr ough.   T he  outp ut  obta ined   is  a  squar e  wa ve   ha ving   a   vo lt age  peak eq ual t o  t he powe r  s uppl y vo lt age .     2.3 .   G at e  driv ing s ch eme   TLP25 0  is   a   st and al on e   IG B T  /  Mosfet   dr i ver  IC .  T he   in pu t   side   c on sis ts  of  a   GaA l A   li gh t - emit ti ng  d io de.   T he  outpu t  si de  gets  a  dr i ve  sig nal  f r om  an   integ rate d  photodete ct or.  C on se quentl y,   t he  mai n  fea ture  is   an  el ect ric   se pa rati on  betwee n  l ow  a nd  high  powe r   ci rcu i ts.  T he  el ect ric al   sig nals  a re  t ran s mit te d  op ti cal ly  thr ough  li ght.  User s   ma y  us e   it   to  op e rate  hi gh   volt age  s w it ch  gate  te r minals  in   both   co nf i gurati ons,  s uch  a s   high si de op e ra te  an d l ow si de  drive.  I t i s a va il able as a  DI P   kit wit h 8 pin s.     2.4 .   Simul at io n   The   simulat io n  ha s  bee n  done   usi ng  Infine on  Desig ner - T INACl oud  is   s how n  i n  Fig ure  4.  It  is   an   on li ne  prot otypin g  platf orm  inco rpor at in g  t he  f unct ion al it ie s  of   a nalo g  a nd   dig it al   sim ulati on   in  a n  I nter net   app li cat io n.   Al l  the  com pone nts  us e d  in  the   hardw a re  are  made  by   Infin eon,  so   t he  use   of   this  progr am  fo r   ou t pu t   anal ys i s  ga ve   the   ICs   in   the   ci rc uit  an  acc urat e  be hav i or.  T he   pr ob i ng  met hod  us e d  t o  measu re  t he  ou t pu t   acr os s   t he  dum my  loa d  is   differe ntial   pro bing.   T he   tw o - c ha nn el   f eed   was   c onne ct ed  ac ross   the   loa d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1979   –   1986   1982   end  a nd  t he  groun d  was   ma de   co mm on.   Th e  wa ve form   re cei ved  is  sho w n  i n  Fig ur e   5.  The   blac k  wa ve form   is   of   t he  pro be  at   the  posit ive  side  of  the  l oad   wh il e  the  gr ee n  wa ve form  is  of   t he  seco nd  pro be.   T he  di fference   wav e f or m   is  fe d  to  t he  tra ns m it te r  coil.  The   init ia l  distor ti on  is  du e  t o  ca pa ci ta nce  in  the   ci rcu it .  A  set ti ng  o f   15%  ha s  been  us e d  f or rhe os t at  to  obta in  the  d esi re d fr e que ncy of  150 k H z f or  t he  sim ul at ion .           Figure  4. The  s imulat ed  ci rc ui t scheme           Figure  5. V oltage  (v s .) t ime w avefor m at t he t ran smit te r si de       2.5 .   C ompone nt  selec tion   2.5 . 1.    S witchi ng   pulse  gene rat i on   A  28  pin   DS P   IC  pac ka ge  dsPIC3 0F2 010  i s  bein g  us e d  to  pr ov i de  the  necessa ry   pulse s  to  the  H - Bridg e .  It  is  a   high - perf or ma nce  M ic r oc hip  Digital   Si gn al   Tra ns mit te r.  I t  has  upda te d  Harvar d  arc hitec tur e   and  C c ompil er optimi zed in s tructi on set arc hi te ct ur e  us in g 24 - bit wi de  in structio ns , 1 6 - bit wide dat a pa th,  1 2  Kbytes  of   on - c hip   Flas h  pro gram  s pace.  Thi s  al so   has  512  by te s  of  RA M   on - c hip   st or a ge .  It  ca n  s uppo rt  DC  to  40   MHz  e xt ern al   cl oc k  in pu t,   an d  4  MHz - 10  M Hz   osc il la tor  in pu t  with  P LL  s pec ific at ion s,   ma ki ng   i t   su it able  f or   thi s  scheme .  The   load  cu rr e nt  r equ i reme nt  on   the  transmitt e r  side  ha s  bee n  set   to  1.5 - 2A  an d  a   vo lt age  of  12V  is b ei ng u se d.  Accor dingly,  the  M O SFE T s witc h  s pecifica ti on  c rite ria we re s et .     2.5 . 2.    Tr ansm itter  an d   rece i ver c oils   The  t ran s mit te r  c oil  is  e xp ect ed  t o  handle  a   current   of  1.5  t o  2A  acc ordin g  t o  the   loa d  r equ i reme nts   and  s ys te m   des ign .   Re cei ve r  c oil  ha s  al s o  be en  sel ect e d  kee ping  t he  sa me  range   val ues,  thou gh  it   is  e xp ect e d  to  car r y  le ss  c urre nt  tha n  t ran s mit te r  due  t o  t he  lo sses.   T he  dimensi on  of  the  s quare   coil  is  show n  i n  Figure  6  sq ua re   c oils  ar e  use d  as   the y  are  more   ef fici ent  t han  ci rc ul ar  ones   [ 19].  High  switc hi ng  fr e que ncy  produces   higher - or der  ha rm on ic s   an d  acoust ic   noise s   al ong  with  s witc hing  l os s   at   ed ges   [ 20,  21].  H ence   a   medium - range  operati ng  f re qu e nc y  is   ch os e n.   B oth   the  coils  a re  ra te d  at   20 W  power   ha ndli ng  c apacit y.   The   c urren t   rati ng of a  de vi ce is l imi te d  by  the  heat pr oduc ed  in  the  dies  and the  resist a nce  of the lea ds [ 22].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Wi rel ess char gi ng   sche me  f or   med i um  powe r  range  applicat ion   syste ms  ( D karthike y an )   1983   Ba sed  on   disc rete  pa rts,  el e ct ronic  arc hitec ture  offer s   a dv a ntage s  s uc h  as  rob us t  c on st ru ct io n,   ver sat il it y,  an d  lo wer  ov e rall   cost  [23 ].  T he  la rg er   t he  c oil,   the   higher   the   eff ect ive   distance  i nduce d  by   m or e   mag netic   fiel ds  betwee n  the   transmitt er   c oil  an d  the   recei ve r   c oil  [ 24] .  Yet  bigger   c oi ls  are   bu l ky  for  high   powe r  range   a nd  no t   s uitable   f or  lo w   po we r  a ppli cat ion s.   If  the   in duct an ce  f or  a   great e r  tra nsfer   distance  is   increase d,  the   eff ic ie nc y  will   dec rease   du e   to   a  hi gh e r  l os s   of   pa rasit e  resist a nce  a nd  a n  inc rea se   in  the   numb e r of wi ndin gs .  [25].           Figure  6. WE - WPCC  wireles s ch a rg i ng co il       2.6 .   Su bsyste m desig n   2.6 . 1.    Ti mer c ir cuit code us ed in ds p   Ou t pu t  C ompa re  P WM  m od e   has  been  us e d  in  the  DS P  f or  the  ge ne rati on  of   switc hi ng   l og ic   for  the   M O SFET s.  O C2CO N   S peci al   functi on  Re gister  ( SFR)   ha s  bee n  us e d  to  sel ect   the  operati on  mode   of  the   Ou t pu t  Co mpa re  Mo du le .  In i ti al ly,  OC2 CO N  bits  are  res et .  The n  ste ps  are  f ollow e d  to  co nf i gurin g  it   to   Con ti nu ou s  Pul se  M ode.  Pu l se  Widt h  sta rt s  ti me  is  wr it te n  on  OC2 R  and   s to p  ti me  on   OC 2RS  co mp a r e   reg ist ers .  Ne xt,  OC M  bits  of  OC 2CON  regi ste r  (< 2:0 > )  i s  set   to   10 1  t o  co nf i gurin g  it   to  C on ti nuous   Pu lse   M ode .  Ne xt  th e  ti mer   is  ena bl ed  by  set ti ng   the  TO N   bit   of   the  T 3C ON  re gister.   Time r  3  is  us e d  he re   a nd  th e   PR3  re gister  is   us ed  t o  set   the   PWM  pe rio d.     PTCO N  re gister  is  us e d  to  se t  the  PWM  m ode.  Her e  it   has  been   set   to  Fr ee  R unni ng   Mo de  a nd   t he  P re - Sca la r  value  of   1: 1  co nce rn i ng   e xter nal  cl ock   has  been   sel ec te d  by   set ti ng   t he  re gister  value .  Com plementa r y  Mod e   al on g  with   dead  t ime  has  bee n  config ur e d  usi ng  the   PWMCO N 1  re gister.  PD C 1,   PD C2 ,  P DC3  SFRs  are  us e d  to  sp eci fy   duty   cycle  val ues  f or   t he  P W M   m odule.   The  L S  bit  of   t hese  reg ist ers   determi nes  whet her   th e  P W M   e dg e   occ urs   in  the  be ginning.  T he  progra m  bo dy  for  assi gn i ng the SF R  values i s as g i ven.     #include<P30F2010.h>   #include “ LCD.h”     _FOSC(CSW_FSCM_OFF & XT_PLL8);   _FWDT(WDT_OFF);     Int main()   {     PTPER = 100000;   PTCON = 0x5000;   PWMCON1 = 0x0001;   PDC3 = 66;   PDC2 = 66;   PDC1 = 100;     PR3 = 400;   OC2ON = 0x0000;   OC2R = 0;   OC2RS =  220;   OC2ON = 0x000D;   T3C0N  = 0x800;     end_write();   data_write(“WIRELESS POWER”.0x80.16);   data_write(“TRANSFER”.0xc0.16);     while(1); {}}       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1979   –   1986   1984   2.6 . 2.    H ardw are  as sem bly   The   ci rc uit  wa s  init ia ll y  as se mb le d  par t   wise  on  a   brea dboa rd  a nd  te ste d  with   the   gra dual   increa se  i n  switc hing  fr e quenc y.  T he  i nput  wa vefo rm  to  the   tra ns mit te r  coil  was  c heck e d  in  os ci ll os co pe  a nd  f ur t he r   desig n  fine - t unin g  w as  do ne .  The   ci rcu it   was  the n  asse mb le d  on  a  ge ner al - pur pose   pr i nted  ci rc ui t  bo a rd  (P CB ).   T he  PC B  us ed  has  a  cl a d  of  glass  fib er  with  e poxy  resin  bond  w hi ch  has  a  highe r   fr e qu e nc y  ha ndli ng   capaci ty.   T he   PCB   use d  is   a   tw o - la yer,  si ngle - side d,  with   a  sepa rate  po wer  plane   an d  sig nal  plane .   The   finish e d  ci rcu it  w as  so l der e d  t o  the  tra ns mit te r  c oil an d power  chor ds.   In  t he  assem bl ed  s ys te m   as  a n  in put  s ource   of  po wer  tw o  t ran s f or me rs   al ong  with   a  br i dg e   recti fie r  sy ste m  has  bee n  us e d  as  s how n  in  Fig ure  7(a ).   It  is  do ne  so   that  direct  sup ply   f r om   220V   mains  can  be  t aken  for  the  s ys te m   bu t  an  a da pter  or  a  DC   sou rce  of  suffi ci ng  rati ng  can  a lso  be  us ed  t o  power   it   up.  On e   trans forme r  prov i des  for  t he   main  sup ply   to  the  H - Brid ge  M O SFE Ts  and  ot her  act s   as  a  s upplem entar y  powe r  s ource  t o  s uppl y  the   I Cs.  T he  receiv er  side   c on sist s   of  a  bri dge  re ct ifie r  f ollow e d  by  a  filt er  st age  a nd   ulti mate ly f it te d  t o  sup ply for the  c hargin g of  a   Li - Ion   batte r y.  T he   outp ut of  t he   MOS FET   is sh own   in  Figur e   7(b). T he  s quar e w a veform  of  150 k Hz  is  pro du ce d.   O utput  at  the r ecei ver  end s hown in  F igure  8.           (a)   (b)     Figure  7. The   Transmi tt er S i d e C onfig ur at i on, (a)  Ha rdwa re syste m,  (b)  Ou t pu t           Figure  8. O utput at  the  receiv er e nd       3.   RESU LT S   We  are  receivi ng   a n  ou t put  volt age  of   a rou nd  9  volt s  w hich  is  bei ng   us e d  to  cha rg e  t he  LiPo  batte ry  us in g  the  balanced  c harge r  modu le .  T his  i s  howe ver   a  prot otype  mode l  that  can  be  f ur t her   dev el oped  into   transmitt in g  hi gh e r   po wer  by  fi ne - t un i ng  th e  in duct ive   co up li ng   a nd  in c reasin g  the   nu mb e r  of  t urns   in  t he   coil.  T his  cha rg i ng   mod ule  can  th us   be  i mp le me nted  i n  c hargin g  sta ti on s  for  dro ne s  an d  va ri ous  oth e r     rob otic ap plica ti on s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Wi rel ess char gi ng   sche me  f or   med i um  powe r  range  applicat ion   syste ms  ( D karthike y an )   1985   4.   CONCL US I O N    The  mod ule  w e  de velo pe d  w as  te ste d  with  an  i nput  vo lt a ge  of  15 V  a nd   has   a  ha nd li ng  ca pacit y  of  50V.  T he   ha rdwar e   dev el op e d  is   a   prot otyp e.  C ompare d  t o  e xisti ng  models  our   s ys te m  ca n  t ran s fer  po we r   su ccess fu ll y  in  the   me dium  po wer   ra nge  a pp li cat io ns.  T he  whole   sy ste m   ha rdwar e  was   ass embled   su ccess fu ll y  a nd   te sts  had   be en  co nducte d  relat ed  to  the  load  handlin g  capaci ty  of  the   sy ste m.  T he  s cheme   was pr oven  to work  and  by th e outp ut v al ues  obtai ned.  Vis ua l ob s er vations  mad e  on t he p ro t otype asse m bled.  The  se ns it ivit y o f  the  sch e me  towa rd s  v a r ying air  g a p  le ng t h of t he wirel e ss co il   was  al s o  te ste d       REFERE NCE S    [1]   Mark  Esta brook ,   “T h e conve ni en ce   of   wire le ss   ch arg ing: It ’s  just phys ic s,”   W hite  Pape r,  M edi aT ek ,   2017 .   [2]   Yevge nBarsugo v,   “B at t ery   C el l   Bal a n ci ng:   Wh at t o  B al an ce a nd   How , ”   Texas  Ins truments ,   2018 .   [3]   Merc ie r ,   Patr ic k   P.,   and  An ant h a  P.  Chandr aka s an ,   “Ra pid  Wi r el ess  Capaci to r  Chargi ng  Us ing   a  Multi - Ta pp ed  Ind uct iv el y - Cou ple d  Se conda ry  Coil , ”  IE EE   Tr ansa ct ions  on  C ircui ts  and  S yst ems  I:  Re gu lar  Pape rs ,   vol .   60 ,     no.   9 ,   pp .   2263 – 2272 ,   2013 .   [4]   Xiao  Lu,   Ping  Wa ng,   Dus it   Ni yat o,   Dong  In  K im ,   and  Zhu  Ha n,   “Wire le ss   Chargi ng  T ec hnolo gie s:  Fundam entals ,   Stan dar ds a nd   N et work Applica tions , ”   IE EE ,   201 5.   [5]   Stepha n  Scha ec her ,   Mat thias  Brandl ,   “Re sonant  W ire l ess  Pow er  Tra nsfer , ”   Whit e  Pa per ,     Infi neon   Techno logi es ,  2018 ,    [6]   Nichol as  Abbon dant e ,   “W ir eless   Pow er:   Cut ti ng   th e cord in  tod ay ’s m obile  Wor ld,”   Whi te P aper ,   I nte rte k .   [7]   Dea n  Cl ark ,   “Co nsidera t ions whe n  Design ing a W ire l ess Cha rging   Sys te m, ”   White - Pape r, AB RA CO N.   [8]   Free sca l e  Se mi c onduct or,  “Co il s used  for   Wi r ele ss   Chargi ng, ”   In c.   Appl i cation  N ote ,  2014.   [9]   Jos eph  C.   Stark  III,   M.E . ,   “Wire le ss   Pow er  Tra n smiss ion  Util izi ng  a  Phased  Arr ay  of  T esla   Co ils , ”  in  El e ct ri cal  Engi ne ering  The sis,   2004.   [10]   Li xin  Shi ,   Zach ary   K abe l ac,  Di na  Kata b i,   and  David  Perre au lt.   s. ,   “ Wi re le ss   Pow er  Hotspot  th at   Charg es  All  of   your  Devices , ”  I n  Proceedi ngs  o f  the  21st  Annua l  Inte rnat ional   C onf ere nc e  on  M obil e  Comput ing   and  Net work ing   (MobiCom  '15).   ACM ,   New   York,  2015 .   [11]   Chandra sheka r   DR,  “High - Freq uenc y  Inv erter  D esign  Fundam en ta ls , ”  Magph y  S y stems ,   2010.   [12]   Jiang,   Ch aoqi a ng,   “An  Overv ie w  of  Resona nt  Circ u i ts  for   Wi re le ss   Pow er  Tr ansfe r,”   E nergie s ,   vo l.   10 ,     pp.   894 ,   2017 .   [13]   Gui - Jia  Su,   “Co nver te r   Topologi es  f or Wire d   and   Wi r el ess Ch arg ers, ”   Oak Ridge  Nati onal  Labor a tory ,   2011 .   [14]   Rui  Jin,   “Circui t s a nd  Sys te ms  fo r  Eff i cient  Port a ble - to - Port abl e   Wi re le ss   Charg i ng , ”  M IT ,   2014 .   [15]   Chen,   We i tong,  and  Chunhu a  L iu,  Christopher  Lee,  and  Zhiqiang  Shan ,   “Cost_E ffe c ti ven ess  Compa rison  o f   Couple r  Design s  of  Wi r eless   Pow er  Tra nsfe r   for  E lectr i c  Vehic l e  Dyna m ic   Ch arg ing , ”   Ene rgies ,   vol .   9 ,     no.   11 ,  2016 .   [16]   S  Cui  et   al .,   “St udy  on  eff i ci en c y  of  diffe r ent   to pologi es  of  m ag net i c  coupled  r e sonant  wire l ess  cha rging  sys tem , ”  IOP  Conf. Se r. : Ear th  En vi ron.   S ci . ,   vo l.   93 ,   2017 .   [17]   Ti anqi ng Li,   Xi a ngzhou  Wa ng ,   Shuhua   Zh eng,  and  Chunhu a  L iu,  “An   Eff i cien t  Topol ogy   for   Wi re le ss   Pow er  Tra nsfer   Over  A   Wi d e  R ange   of Loadi n g   Condit i ons , ”  En ergie s  MDPI ,   2018 .   [18]   Paolo  Ba te z zato,  “Wire l ess Ba t tery Cha rging , ”  W hit e - Pape r,   ST, T ec hnology Tour ,   2017.   [19]   Stepha n  Schä ch er,   MilkoPao lucci ,   “W ir eless   cha rging:   adva nc ed  technology   del iv ers  consum er  conve n ie n ce , ”   Whit e   Pape r ,   Inf ine on  Te chnol og ie s A G ,   2017 .   [20]   Robert   Al exa nd e r  Moffat t ,   “Wire le ss   Tra nsfe r  of   El e ct ri c  Pow er , ”  MIT ,  2009 .   [21]   M.  Sara v ana n ,   A.  Ra me sh   Bab u,   “ High   Pow er  Density  Mult i - Mos fet - Based  S eri es   Resonant  I nver te r   for   Indu ct ion   Hea ti ng   Appli cations , ”  Int ernational  Journal   of   Powe r   E le c tronic s  and   Dr iv e   Syste m  (I JP EDS ) ,   vo l.  7,   no .   1 ,    pp.   107 - 113 ,   20 16.   [22]   M.  N.   T andj aou i,  C.   Ben ac h ai b a,  O.   abd el kha l ek,  B.   Dena i,  Y .   Mouloud i,  “ C har acte ris at ion   a nd  Model li ng   o f  Pow er  El e ct roni cs  Device, ”   Int e rnational   Journ al  of  Pow er  Ele ct ronics  and  Dr i ve   S yste m  (IJ PED S) ,   v ol.  5,   n o .   2,   pp.   135 - 14 ,   201 4.   [23]   Hus sain  Attia,   Ali  Sag afi ni a,  “ Novel   Discre te  Compon ent s  Based  Spe ed   Control ler  for   In duct ion   Motor , ”   Inte rnational   Jo urnal  of Powe r  El e ct ronics  and   Dr iv e  Syst em  (I J PE DS) , v o l. 7,  n o.   4 ,   pp .   1075 - 1 084 ,   2016 .   [24]   A.  Ali ,   M.N.M   Yasin,   M . F.C.   Hus in,   N.A.M   Ahmad  Ha mb   a li ,   “ D esign  and   ana lysis   of   2 - co il  wire l ess  powe r  tra nsfer   (W PT)   using  m agne t ic  coupl ing   t ec hniq ue , ”   In te rnation al  Journal  o f   Po wer  E le c tronic s   and  Dr iv e   S ystem   (IJ PE DS) , v ol .   1 0,   n o .   2 ,   pp .   611 - 616 ,   2019 .   [25]   Masood  Rehman ,   Peru mal  N al l ag ownden,  Zuhairi   Bah aru din ,   “ Eff ic i enc y   inv esti ga ti on   of   SS   and   SP   com p ensa ti on   topol ogie s  for   wire l ess  power  trans fer ,”   In te rnati onal  Journal  of   Powe r  Elec troni cs  and  Dr iv e  S y stem  (IJ P EDS) ,  v ol.   10 ,   n o .   4 ,   p p .   2157 - 2164 ,   20 19.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1979   –   1986   1986   BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS        D.  Kart hik eya n   was  awa rd ed  a  B. E.  Degre e   from  the  Elec tri c al   and  El e ctronic  Engi ne ering   Depa rtment   of  A.I. H.T  Coll ege,  Chenn ai,  Ind ia  (af fi liate d   to   Anna  Univer si ty,  Chenna i ,   Ind ia ) ,   in   2009;  and  M. Tech.   Gradu at ed   fr om  SR MIS T  (form erl y  SR M  Univer sity) ,   Kat ta n kula thur ,   Indi a,   in   Pow er  Elec tron i cs  and   Drive s   in   2013,   he   com pl et ed   his   Ph.D.   i n  Multi le v el  Inv ert ers   in   2019.   He  cur ren t ly  works   as  an  assistant   p rofe ss or  in  th e  S RMIS T  (form erly  SR M  Univer sity)  Depa r tm en t  of  El e ct ri ca l   Engi n ee ring ,   Kat ta nk ula thur ,   and  Ch enna i ,   Indi a.   Hi s  cur ren t  r ese ar ch  intere sts  in clud e   power  el e ct roni c  mul t il ev el  i n ver te rs,   AC   dri ves,   and   DC   d rive s.   He   is   a   me mb er   of   var i ous  profe ss iona l  soc i et i es  such  as  th e IEE E ,   I ET ,   and   I SC A.         Sayon   Koley,   p ursuing  B. Tech   from  SR M  Instit u t e  of  Sc ie nc e  and  Technol o gy  with  m aj or  in   El e ct ri ca l   and   Elec tron ic s  Eng ineeri ng.   He  h as  a  subjec t   intere st  i n  Pow er  Sys te m   Engi n ee ring .   Hi s  cur ren t   rese arc h   int er ests  include   inve rt er  d esigni n g  and  h igh - fre qu enc y  topol ogi es.       Mayukh  Bagc h i ,   pursuing  B . Tech  from   SR M  Instit ute  of  Sci en ce   and  T ec hnol ogy  with  m aj or   in   El e ct ri ca l  and  E l ec tron ic s  Engi n e eri ng.   He  h as  a  s ubje c t  intere st  in   expe ri me nt al   ph ysics.   His  cur ren t  rese arc h   in te rest s inc lud e  wir el es s power  tr ansfe r and  par ti c le accele ra tor  d esign .       Aviji t   Bha tt a charya,  pursuing   B. Te ch   fro m   SR M  Insti tut e   of   Sc ience   and   Te chno l ogy  with   ma jor   i n  El e ct ri ca l   and   E le c troni cs  Engi n ee ring .   He   has   a  subje ct  intere s t  in   Elec trom ag net i c  Th eor y.   H is  cur ren t   rese arc h   int er ests  include   High  Volta g e  po wer  supply  d esig ning  and   inv ert e r  designi ng .     Vija yaku ma r   Krishnasamy   r ecei ved   his  B . E.  and  M . E.  deg ree s  from   Ann am a la i   Univer si ty ,   Annama l ai  Nag ar,  India;  and  his  Ph.D.  degr ee   from   SR MIS T  (Former ly   SR M  Univer sit y),   Katt anku la thur ,   India .   He  is  pre sentl y  working  as  a  Profess or  and  as  the   Hea d  of  t he  Depa rt me nt  o f   El e ct ri ca l   and  E l ec tron ic s  Engi n e eri ng  of  SR MIS T  (Former ly  SR M  Univer sity).   His  cur ren t  rese a rch   int er ests  in cl ud e  power   sys tem  mod eling,   p ower  e lectr oni c s  conve r te rs   fo r  grid - connect e d  PV   sys te ms,  com pu ta ti on al   int e ll ig e nce   app li c ations  in  power  sys tems,  FA CTS  devi ce s,  and  pow er  qual it y .   H e  has   b ee n  awa rde d   th e  Best  T eache r   Aw ard   in   his  dep a rtm ent  for   the  a c ade m ic   y ea rs   20 04   and  2006.   He  is  a  member   of  v a rious  profe ss iona l  soci et i es  such   as  the   I EE E ,   IE T,   FIE,   ISTE,  a nd  ISCA .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.