Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Bezprzewodowa ładowarka do ogniw litowo-jonowych

ghost666 19 Wrz 2019 10:14 1647 0
  • Układ scalony LTC4126 to w pełni funkcjonalna, bezprzewodowa ładowarka ogniw litowo-jonowych z prądem 7,5 mA i bezindukcyjną przetwornicą DC/DC o napięciu 1,2 V. System ten jest przeznaczony do aparatów słuchowych, bezprzewodowych zestawów słuchawkowych i innych produktów do noszenia wymagających bezprzewodowego ładowania w kompaktowej obudowie. Układ LTC4126 może być połączony z jednotranzystorowym nadajnikiem w topologii ZVS opartym o układ LTC6990 w celu uzyskania kompletnego rozwiązania dla systemu ładowania bezprzewodowego.

    Wydajny kontroler ładowania z bezprzewodowym źródłem zasilania

    Urządzenia elektroniki noszonej stają się coraz bardziej popularne, a systemy bezprzewodowego ładowania ich akumulatorów stosowane są coraz częściej. Poprawia to komfort użytkownika tych systemów, eliminując potrzebę stosowania kabli lub posiadania odsłoniętych złącz w takim urządzeniu. Scalona ładowarka LTC4126 to przetwornica DC/DC, wyposażona jest w bezprzewodowy kontroler mocy, który umożliwia zasilanie odbiornika z przemiennego pola magnetycznego generowanego przez cewkę nadawczą - w pełni bezprzewodowo. Tego rodzaju system nadawczy oparty może być na przykład o układ scalony LTC6990. Bezprzewodowy sterownik mocy prostuje napięcie zmienne ze zbiornika rezonansowego po stronie odbiornika, uzyskując prąd stały wyprowadzeniu VCC. To napięcie jest podawane następnie do ładowarki liniowej, która steruje ładowaniem akumulatora.

    Gdy układ LTC4126 otrzymuje więcej energii niż potrzebuje, bezprzewodowy kontroler mocy reguluje wejście liniowej ładowarki VCC, zmieniając napięcie zbiornika rezonansowego odbiornika bliżej masy. W ten sposób ładowarka liniowa działa z wysoką wydajnością, ponieważ jej wejście jest utrzymywane tylko nieco powyżej napięcia akumulatora, VBAT. Rezonansowy magazyn energii otrzymuje również mniej mocy, gdy włączony jest obwód sterowania, ponieważ częstotliwość rezonansowa jest odstrojona od częstotliwości nadajnika.

    Bezprzewodowa ładowarka do ogniw litowo-jonowych
    Rys.1. Prostowanie wejścia AC i stabilizacja linii zasilania DC.


    Kompletna liniowa ładowarka akumulatorów

    Zintegrowana liniowa ładowarka ogniw litowo-jonowych LTC4126 obsługuje tryb ładowania zarówno stałym prądem, jak i stałym napięciem. Zapewnia to zdrowe dla ogniwa cykle ładowania, dzięki kompletnemu zestawowi funkcji ochronnych, w tym funkcja automatycznego ładowaniu, automatycznego końca ładowania, również z wykorzystaniem zegara bezpieczeństwa, wykrywania awarii akumulatora oraz wstrzymywania ładowania w momencie przegrzania ogniwa. LTC4126 wyposażony jest także w wyjście statusowe ładowarki, a także sygnały poziomu napięcia akumulatora, które mogą być przekazywane do mikrokontrolera w systemie.

    Niskoszumna przetwornica DC/DC bez elementów indukcyjnych

    LTC4126 zawiera zintegrowany przetwornik DC/DC z bezindukcyjną pompą ładunku, który zapewnia stabilizowane wyjście dla systemu z akumulatora. Przetwornica DC/DC LTC4126 może być włączana i wyłączana za pomocą pinu EN, umożliwiając tym samym sterowanie systemu przez mikroprocesor układu. Pin EN może być również użyty w połączeniu z pinem PBEN układu LTC4126, aby zaimplementować sterowanie ładowarki przyciskiem - nie jest wymagany żaden dodatkowy obwód do działania takiej aplikacji ładowania.

    Przetwornik DC-DC dla pompy ładunku ma trzy tryby pracy, w zależności od napięcia akumulatora. Zabieg taki zastosowano w celu zwiększenia ogólnej sprawności energetycznej systemu.

    Bezprzewodowa ładowarka do ogniw litowo-jonowych
    Rys.2. Teoretyczne maksimum sprawności wydajności przetwornicy w funkcji napięcia baterii.


    Kompletna aplikacja na kompaktowej płytce PCB

    Ze względu na wysoce zintegrowaną konstrukcję LTC4126, tylko kilka zewnętrznych komponentów jest wymaganych do stworzenia całkowitego rozwiązania odbiornika bezprzewodowej ładowarki. Przy wielkości płytki drukowanej - koło o średnicy 6 mm - cały system można zamontować bez problemu wewnątrz np. aparatów słuchowych lub wkładek dousznych.

    Bezprzewodowa ładowarka do ogniw litowo-jonowych
    Rys.3. Kompletny odbiornik ładowarki bezprzewodowej na PCB o średnicy 6 mm, wraz z zintegrowaną przetwornicą DC/DC i wyjściem statusu ładowarki.


    Bezprzewodowy transmiter ładowania bezprzewodowego oparty na jednotranzystorowej przetwornicy ZVS

    Bezprzewodowa ładowarka do ogniw litowo-jonowych
    Rys.4. Kompletny system ładowania bezprzewodowego, oparty na zbudowanym na jednym tranzystorze transmiterze ZVS i odbiorniku opartym na układzie scalonym LTC4126.


    Jednotranzystorowy nadajnik pokazany na rysunku 4 jest prostym obwodem rezonansowym wykorzystującym układ LTC6990 jako oscylator do sterowania tranzystorem małej mocy. Aby osiągnąć działanie w trybie ZVS, częstotliwość zbiornika rezonansowego nadajnika jest ustawiona na 1,29 razy częstotliwość oscylatora. W ten sposób straty przy przełączaniu klucza są znacznie zmniejszone, a ogólna wydajność ładowania bezprzewodowego wzrasta. Nadajnik wymaga tylko kilku prostych komponentów i można go zamontować w bardzo małej obudowie.

    Bezprzewodowa ładowarka do ogniw litowo-jonowych
    Rys.5. Przetwornica ZVS pracująca z częstotliwością fTX_TANK = 1,29 x fDRIVE.


    Podsumowanie

    LTC4126 to bezpieczne, wysoce zintegrowane i wyjątkowo kompaktowe bezprzewodowe urządzenie odbiorcze, idealnie nadające się do urządzeń elektroniki noszonej. Kompletne rozwiązanie ładowania bezprzewodowego, które można łatwo zaimplementować, łącząc układ LTC4126 (po stronie przeznaczonej do noszenia), z jednotranzystorowym nadajnikiem ZVS opartym na przykład na układzie LTC6990 (po stronie stacji ładującej). Pełne rozwiązanie oparte na tych elementach charakteryzuje się niskimi stratami energii i niskimi kosztami.

    Źródło: https://www.analog.com/en/design-notes/wireless-li-ion-charger-solution-for-wearable-devices.html

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9415 postów o ocenie 7062, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • IGE-XAO