单片全桥式 AutoResonant 发送器 IC简化无线电池充电器设计

时间:2022-03-14作者:佚名

背景信息

电池在日常设备中的使用变得越来越普及了。在很多这类产品中,充电连接器是难以或无法使用的。例如,有些产品需要密封机壳,以针对严酷环境保护敏感的电子组件,以及允许便利地清洁或消毒。另一些产品可能是因为太小而容纳不下连接器,而且如果电池供电应用包括移动或旋转部件,那么在这类应用的产品中,就不用再考虑有线充电的可能性了。在这类以及其他一些应用中,无线充电很有用,提高了可靠性和坚固性。

无线功率传送有很多方式。在不到几英寸的短距离上,常用电容或电感耦合。本文中讨论的是使用电感耦合的解决方案。

在典型的电感耦合无线功率传送系统中,AC 磁场由发送线圈产生,然后该磁场再在接收线圈中引起 AC电流,就像一个典型的变压器系统。变压器系统与无线功率传送系统的主要差别是,在无线功率传送系统中,用空气隙或其他非磁性材料构成的间隙隔离发送器和接收器。此外,发送线圈和接受线圈之间的耦合在典型情况下是非常弱的。0.95 至 1 的耦合在变压器系统中很常见,但在无线功率传送系统中,耦合系数则在 0.8 到低至 0.05 之间。

无线电池充电的基本原理

无线功率传送系统由两部分组成,中间由空气隙隔开:发送 (Tx) 电路,包括一个发送线圈;接收 (Rx) 电路,包括一个接收线圈。

当设计无线功率传送电池充电系统时,主要参数是真正给电池增加能量的功率之大小。这一接收到的功率取决于很多因素,包括:

• 发送功率的大小;

• 发送线圈和接收线圈之间的距离和对准度,常常用两个线圈之间的耦合因数表示;

• 发送和接收组件的容限。

任何无线功率发送器设计的主要目标都是,发送电路能够产生强大的磁场,以确保在最差的功率传送条件下,提供所需接收功率。不过,同样重要的是,在最佳情况下,要避免接收器过热以及电气压力过大。当输出功率要求较低,耦合较强时,这一点尤其重要。一个例子是,电池充满电且 Rx 线圈靠近 Tx 线圈放置时的电池充电器。

用 LTC4125 实现简单但完整的发送器解决方案

发送器 IC 专为与凌力尔特产品库中多种不同电池充电器 IC 配套使用而设计,这配套器件作为接收器,例如 LTC4120,其为一款无线功率接收器和电池充电器 IC。

图 1:在一个把 LTC4120-4.2 作为接收器上的 400mA 单节锂离子电池充电器的无线功率系统中,LTC4125 在 103kHz 驱动一个 24μH 发送线圈,并采用 1.3A 输入电流门限,119kHz 频率限值和 41.5ºC 发送线圈表面温度限值

AIR GAP:空气隙

SINGLE CELL Li-Ion BATTERY PACK:单节锂离子电池包

LTC4125 提供一个简单、强大和安全的无线功率发送器电路所需的全部功能。尤其是,该器件能够按照接收器负载需求调节输出功率,以及检测传导性异物的存在。

如之前提到的那样,无线电池充电器系统中的发送器需要产生一个强大的磁场,以确保在最差功率传送条件下,提供所需接收功率。为了实现这个目标,LTC4125 采用了凌力尔特公司专有的 AutoResonant 技术。

图 2:LTC4125 AutoResonant 驱动电路

LTC4125 AutoResonant 驱动电路确保每个 SW 引脚的电压始终与进入该引脚的电流同相。参见图 2:当电流从 SW1 流向 SW2 时,开关 A 和 C 接通,开关 D 和 B 断开,反之亦然。用这种方法逐周期锁定驱动频率,可确保 LTC4125 始终以谐振频率驱动外部 LC 网络。这一点总是能够保证,即使在连续地改变影响 LC 谐振电路谐振频率的变量时也不例外,例如温度和附近接收器的反射阻抗。

运用这种技术,LTC4125 连续调节集成全桥式开关电路的驱动频率,以匹配串联 LC 网络的实际谐振频率。通过这种方式,无需很高的 DC 输入电压,也不需要精确度很高的 LC 值,LTC4125 就能够在发送器线圈中高效地产生一个幅度很大的 AC 电流。

通过改变全桥式开关电路的占空比,LTC4125 还调节串联 LC 网络波形的脉冲宽度。通过调高占空比,串联 LC 网络产生更大的电流,因此可向接收器负载提供更大的功率。

图 3:LTC4125 脉冲宽度扫描 —— 随占空比提高,Tx 线圈中的电压和电流增大

LTC4125 周期性地扫描占空比,以针对接收器负载情况找到最佳工作点。这种最佳功率点搜索在所有工作情况下都容许很大的空气隙和线圈之间较大的错位,同时避免接收器电路过热和电气压力过大。扫描周期很容易用单个外部电容器设定。

相关阅读

建筑照明设计中的节能措施

1、充分利用天然光 天然光是无偿的,在一定意义上是无限的。但是我们国家天然采光的设计和研究比较落后,与国外同期发展水平相比有不小的差距。我国的照明设计 师教育背景五花...
2022-07-15

好的照明工程公司需要满足哪些要求?

作为夜景照明的重要驱动因素,夜景照明的需求量越来越大。哪一种 照明工程公司 可以真正做到为城市经济发展赋能? 1、服务方面,照明工程公司能否根据用户需求提出有针对性的解...
2022-09-06
好的照明工程公司需要满足哪些要求?

园林景观照明设计的技巧

现代都市随着经济的迅猛发展,人民生活水平的不断提高,生活和工作的压力也越来越大;在紧张的工作和学习之余,人们需要一片远离喧嚣都市的绿色空间来放松心情。因此,城市中...
2022-07-15

城市夜景照明工程是塑造城市不可或缺部分

城市夜景照明工程 旨在通过光影技术和艺术重塑城市夜间形象,为人们的夜间生活提供一个舒适、安全、绿色、生态的光环境,同时也通过城市夜景照明展示城市夜间的独特魅力。随着...
2022-09-30
城市夜景照明工程是塑造城市不可或缺部分

一个完整的亮化工程流程有哪些?

对于一个城市,酒店,购物中心或者空间来说,亮化工程的意义不言自明。所以,一个完整的亮化工程流程有哪些呢? 1、项目初期充分沟通 在项目开始阶段,灯光顾问可以根据项目的...
2022-09-11
一个完整的亮化工程流程有哪些?

热销商品

电工胶带绝缘胶带PVC电胶布防水阻燃超粘耐温黑胶布汽车线束胶带

电工胶带是一款专业的电力电工用材,具备绝缘、PVC材质特性,可有效保障电气线路绝缘性能,防止电流外泄引发漏电风险。其采用防水、阻燃、超粘、耐温等设计,能适应复杂...
¥ 2.4

氟胶O型圈耐高温密封圈线径1-10mm现货可订做大尺寸胶圈非标异形

氟胶O型圈采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有卓越的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能,长期使用温度可达200℃以上,短期可耐受250℃高温。线径规格覆盖1–10mm,现货充足,支...
¥ 0.4

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.91

100%桑蚕丝香云纱饰品发圈发夹口罩眼罩发带腰封直播专拍单拍无效

100%桑蚕丝香云纱饰品系列,精选天然桑蚕丝与非遗香云纱工艺匠心打造,质感柔滑亲肤,光泽雅致,尽显东方韵味。包含发圈、发夹、口罩、眼罩、发带、腰封等多款实用配饰,适...
¥ 1

橱柜灯层板柜子线型灯LED免焊接餐边柜子灯感应灯衣柜鞋酒柜灯带

橱柜灯层板柜子线型灯LED免焊接餐边柜子灯感应灯衣柜鞋酒柜灯带是一种用于家居照明的灯具,具有多种款式和功能。这些灯具通常采用LED光源,具有节能、环保的优点,且使...
¥ 4.4

网站栏目