無(wú)線(xiàn)功率傳輸充電器設計的組件

2021-04-28

無(wú)線(xiàn)功率傳輸充電器設計的組件

無(wú)線(xiàn)電源傳輸不只是方便您在工作期間為手機充電的便利。無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品包裝的環(huán)境將需要某種方式來(lái)盡可能長(cháng)地延長(cháng)使用壽命，而無(wú)需手動(dòng)更換電池。無(wú)線(xiàn)電源傳輸是實(shí)現此目標的一種方法，無(wú)需派遣技術(shù)人員到處更換電池。如果您對無(wú)線(xiàn)電源傳輸感興趣，這是您需要了解的內容以及在市場(chǎng)上可以找到的組件的一些選項。

無(wú)線(xiàn)電源傳輸的類(lèi)型

無(wú)線(xiàn)功率傳輸以?xún)煞N可能的模式發(fā)生：感應耦合和共振感應充電。兩種方法都是近場(chǎng)方法，即，被充電的設備需要非?？拷潆娖?。大多數無(wú)線(xiàn)充電系統指定的范圍小于50毫米，并且將接收設備放置在距離充電器更近的位置可提供更快的充電速度。

兩者之間的主要區別在于調音。對于電感耦合充電器，發(fā)送和接收設備都使用電感值在μH范圍內的大線(xiàn)圈。通常布置發(fā)射線(xiàn)圈和接收線(xiàn)圈，使得接收裝置使電壓/電流升高或降低，以處于電池的適當充電范圍內。設計目標是設置接收到的電壓/電流，以使充電時(shí)間最短，同時(shí)防止過(guò)度充電，這會(huì )縮短電池壽命。

在諧振感應式充電器中，電容器與線(xiàn)圈一起使用以創(chuàng )建串聯(lián)LC諧振器?？梢哉{整LC電路的諧振頻率以匹配接收信號的頻率，從而使接收器中的電流最大化。這可以通過(guò)變容二極管，小型微控制器和具有反饋環(huán)路的小型電流檢測放大器來(lái)完成。然后將其用于調節來(lái)自變容二極管的電容，使其處于一定范圍內。

無(wú)線(xiàn)電源聯(lián)盟有兩種關(guān)于無(wú)線(xiàn)電源傳輸產(chǎn)品的標準（“ Qi”標準）和電源問(wèn)題聯(lián)盟指定。對于通?？梢酝ㄟ^(guò)C型電纜充電的設備，可以使Qi標準與USB-PD兼容。下表總結了兩個(gè)組織指定的設備標準。

對于不充電的無(wú)線(xiàn)電力傳輸，適用相同的概念：以感應方式接收電源，然后將其發(fā)送到下游以為設備供電而不充電。只需使用沒(méi)有電池管理功能的標準穩壓器，您就可以從遠處為設備供電。

無(wú)線(xiàn)電源傳輸的組件

下面顯示的組件可用于感應耦合或磁共振感應感應無(wú)線(xiàn)電力傳輸模式。您需要的組件分為3個(gè)區域：

功率調節和電池管理：這包括在Tx端用于開(kāi)/關(guān)切換的FET，在Rx端的標準功率調節器，或在Rx端具有電池管理的調節器。

發(fā)送和接收：需要通過(guò)高電感線(xiàn)圈有效地發(fā)送和接收功率；然后，您需要添加一個(gè)電容器或變容二極管，以將諧振頻率調諧到Tx頻率。

整流：需要直流電源為電池充電，因此需要一個(gè)小的整流器和功率電容器才能將接收到的信號轉換為直流電。

控制和調整：您可能希望打開(kāi)或關(guān)閉設備，以及通過(guò)標準接口控制任何IC。

ADI公司LTC4124

如果您正在尋找一種緊湊的解決方案，以便為小型可穿戴設備或其他低功率設備中的低容量電池充電，那么ADI公司的LTC4124是一個(gè)不錯的選擇。這種小型SMD組件提供了引腳可選的電壓和電流輸出（分別高達100 mA和最大4.35 V）。對于溫度合格的充電，該組件包括一個(gè)NTC電阻輸入，從而無(wú)需使用MCU來(lái)實(shí)現控制功能。

具有LTC4124無(wú)線(xiàn)功率傳輸控制器的無(wú)線(xiàn)充電應用電路。從LTC4124數據表中獲取。

英飛凌的BSC065N06LS5ATMA1 N溝道MOSFET是MOSFET OptiMOS系列的一部分。該組件的額定輸出為60 V，低通態(tài)電阻（6.5 mOhm），漏極電流為64A。邏輯電平驅動(dòng)意味著(zhù)該MOSFET具有較低的柵極閾值電壓，從而允許該器件由微控制器的5 V輸出驅動(dòng)。這使得該部件成為電感耦合或諧振電感無(wú)線(xiàn)功率傳輸電路的中心部分。8引腳SMD封裝還允許該組件輕松安裝到小型PCB中。

BSC065N06LS5ATMA1 MOSFET的封裝和引腳圖。

無(wú)線(xiàn)電源傳輸的其他組件

無(wú)線(xiàn)功率傳輸系統將在Tx和Rx端需要其他組件，以幫助最大程度地實(shí)現與線(xiàn)圈之間的功率傳輸，調節DC輸出并為諧振功率傳輸電路提供調諧。

用于調諧諧振無(wú)線(xiàn)功率傳輸電路的MCU

功率調節器組件

變容二極管，用于調諧電路