无線(xiàn)功率传输充電(diàn)器设计的组件

2021-04-28

无線(xiàn)功率传输充電(diàn)器设计的组件

无線(xiàn)電(diàn)源传输不只是方便您在工作期间為(wèi)手机充電(diàn)的便利。无線(xiàn)物(wù)联网产品包装的环境将需要某种方式来尽可(kě)能(néng)長(cháng)地延長(cháng)使用(yòng)寿命，而无需手动更换電(diàn)池。无線(xiàn)電(diàn)源传输是实现此目标的一种方法，无需派遣技术人员到处更换電(diàn)池。如果您对无線(xiàn)電(diàn)源传输感兴趣，这是您需要了解的内容以及在市场上可(kě)以找到的组件的一些选项。

无線(xiàn)電(diàn)源传输的类型

无線(xiàn)功率传输以两种可(kě)能(néng)的模式发生：感应耦合和共振感应充電(diàn)。两种方法都是近场方法，即，被充電(diàn)的设备需要非常靠近充電(diàn)器。大多(duō)数无線(xiàn)充電(diàn)系统指定的范围小(xiǎo)于50毫米，并且将接收设备放置在距离充電(diàn)器更近的位置可(kě)提供更快的充電(diàn)速度。

两者之间的主要區(qū)别在于调音。对于電(diàn)感耦合充電(diàn)器，发送和接收设备都使用(yòng)電(diàn)感值在μH范围内的大線(xiàn)圈。通常布置发射線(xiàn)圈和接收線(xiàn)圈，使得接收装置使電(diàn)压/電(diàn)流升高或降低，以处于電(diàn)池的适当充電(diàn)范围内。设计目标是设置接收到的電(diàn)压/電(diàn)流，以使充電(diàn)时间最短，同时防止过度充電(diàn)，这会缩短電(diàn)池寿命。

在谐振感应式充電(diàn)器中，電(diàn)容器与線(xiàn)圈一起使用(yòng)以创建串联LC谐振器。可(kě)以调整LC電(diàn)路的谐振频率以匹配接收信号的频率，从而使接收器中的電(diàn)流最大化。这可(kě)以通过变容二极管，小(xiǎo)型微控制器和具有(yǒu)反馈环路的小(xiǎo)型電(diàn)流检测放大器来完成。然后将其用(yòng)于调节来自变容二极管的電(diàn)容，使其处于一定范围内。

无線(xiàn)電(diàn)源联盟有(yǒu)两种关于无線(xiàn)電(diàn)源传输产品的标准（“ Qi”标准）和電(diàn)源问题联盟指定。对于通常可(kě)以通过C型電(diàn)缆充電(diàn)的设备，可(kě)以使Qi标准与USB-PD兼容。下表总结了两个组织指定的设备标准。

对于不充電(diàn)的无線(xiàn)電(diàn)力传输，适用(yòng)相同的概念：以感应方式接收電(diàn)源，然后将其发送到下游以為(wèi)设备供電(diàn)而不充電(diàn)。只需使用(yòng)没有(yǒu)電(diàn)池管理(lǐ)功能(néng)的标准稳压器，您就可(kě)以从遠(yuǎn)处為(wèi)设备供電(diàn)。

无線(xiàn)電(diàn)源传输的组件

下面显示的组件可(kě)用(yòng)于感应耦合或磁共振感应感应无線(xiàn)電(diàn)力传输模式。您需要的组件分(fēn)為(wèi)3个區(qū)域：

功率调节和電(diàn)池管理(lǐ)：这包括在Tx端用(yòng)于开/关切换的FET，在Rx端的标准功率调节器，或在Rx端具有(yǒu)電(diàn)池管理(lǐ)的调节器。

发送和接收：需要通过高電(diàn)感線(xiàn)圈有(yǒu)效地发送和接收功率；然后，您需要添加一个電(diàn)容器或变容二极管，以将谐振频率调谐到Tx频率。

整流：需要直流電(diàn)源為(wèi)電(diàn)池充電(diàn)，因此需要一个小(xiǎo)的整流器和功率電(diàn)容器才能(néng)将接收到的信号转换為(wèi)直流電(diàn)。

控制和调整：您可(kě)能(néng)希望打开或关闭设备，以及通过标准接口控制任何IC。

ADI公司LTC4124

如果您正在寻找一种紧凑的解决方案，以便為(wèi)小(xiǎo)型可(kě)穿戴设备或其他(tā)低功率设备中的低容量電(diàn)池充電(diàn)，那么ADI公司的LTC4124是一个不错的选择。这种小(xiǎo)型SMD组件提供了引脚可(kě)选的電(diàn)压和電(diàn)流输出（分(fēn)别高达100 mA和最大4.35 V）。对于温度合格的充電(diàn)，该组件包括一个NTC電(diàn)阻输入，从而无需使用(yòng)MCU来实现控制功能(néng)。

具有(yǒu)LTC4124无線(xiàn)功率传输控制器的无線(xiàn)充電(diàn)应用(yòng)電(diàn)路。从LTC4124数据表中获取。

英飞凌的BSC065N06LS5ATMA1 N沟道MOSFET是MOSFET OptiMOS系列的一部分(fēn)。该组件的额定输出為(wèi)60 V，低通态電(diàn)阻（6.5 mOhm），漏极電(diàn)流為(wèi)64A。逻辑電(diàn)平驱动意味着该MOSFET具有(yǒu)较低的栅极阈值電(diàn)压，从而允许该器件由微控制器的5 V输出驱动。这使得该部件成為(wèi)電(diàn)感耦合或谐振電(diàn)感无線(xiàn)功率传输電(diàn)路的中心部分(fēn)。8引脚SMD封装还允许该组件轻松安装到小(xiǎo)型PCB中。

BSC065N06LS5ATMA1 MOSFET的封装和引脚图。

无線(xiàn)電(diàn)源传输的其他(tā)组件

无線(xiàn)功率传输系统将在Tx和Rx端需要其他(tā)组件，以帮助最大程度地实现与線(xiàn)圈之间的功率传输，调节DC输出并為(wèi)谐振功率传输電(diàn)路提供调谐。

用(yòng)于调谐谐振无線(xiàn)功率传输電(diàn)路的MCU

功率调节器组件

变容二极管，用(yòng)于调谐電(diàn)路