高度集成的無線充電器接收器

 

對于小尺寸便攜式和可穿戴設(shè)備而言，無線充電正變得越來越流行。這不足為奇。設(shè)備沒有裸露的連接器和端口將更加可靠，最終用戶體驗(yàn)也更輕松簡便。為了克服這些設(shè)備（如助聽器）帶來的空間限制問題，LTC4124集成了無線功率管理器，它將來自無線諧振電路的交流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。然后，該直流電壓會饋入功能齊全的線性電池充電器中，以提供良好的電池充電功能。有著如此高的集成度，僅需添加一個(gè)接收器諧振電路和電池本身，即可實(shí)現(xiàn)非常小巧且功能齊全的無線充電裝置。

 

高效的無線功率管理器

 

如圖2所示，如果LTC4124接收的能量超出為電池充電所需的能量，IC中的無線功率管理器通過將接收器諧振電路分流接地，可以使IC的輸入電壓 VCC保持低電平。這樣，線性充電器將非常高效，因?yàn)槠漭斎胧冀K正好保持在電池電壓 VBATT之上。接合分流電路時(shí)，接收器諧振頻率將與發(fā)射器頻率失調(diào)，諧振電路也因此會接收較小的能量。

 

圖1. 完整的6 mm無線電池充電器解決方案。

 

圖2. 交流輸入整流和直流軌電壓調(diào)節(jié)。

 

使用LTC4125發(fā)送器構(gòu)成完整的無線充電設(shè)計(jì)

 

圖3所示的LTC4125是一款高性能 AutoResonant™ 無線發(fā)送器，它具有針對無線充電應(yīng)用的完整保護(hù)功能。LTC4125中的優(yōu)化功率搜索功能可根據(jù)接收器負(fù)載需求來調(diào)節(jié)發(fā)射功率。LTC4125 還包括多種異物檢測方法，以防止其他物體從發(fā)射器接收無用功率。

 

圖3. LTC4124 100 mA充電器接收器與運(yùn)行優(yōu)化功率搜索的LTC4125 AutoResonant 發(fā)送器配對使用。

 

與LTC4124配對使用時(shí)，可將LTC4125全橋諧振驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換為半橋驅(qū)動(dòng)器，以利用更精細(xì)的搜索步長，從而使低功率接收器接收恰好足夠的功率來為電池充電。當(dāng)電池接近充滿電的狀態(tài)時(shí)，LTC4124進(jìn)入恒定電壓模式，使調(diào)節(jié)充電電流降低。LTC4125將自動(dòng)降低其功率傳輸水平，以匹配接收器的更低功率需求。這有助于減少整個(gè)充電周期的功耗，使LTC4124充電器和電池保持較低溫度。

 

圖4顯示了滿功率和限流恒壓模式下接收器電路的溫度。在室溫下，兩種模式的溫度均低于40°C。

 

圖4. 熱性能比較：(a) 4.1 V輸出時(shí)100 mA充電電流，(b) 4.2 V輸出時(shí)10 mA充電電流。

 

從發(fā)送器上移開充電器接收器時(shí)，LTC4125找不到有源負(fù)載，其功率將降至待機(jī)模式（如圖5所示）。圖6顯示了在發(fā)送器上放置金屬異物時(shí)的情況：LTC4125檢測到高諧振頻率并進(jìn)入待機(jī)模式。

 

圖5. LTC4125未檢測到接收器時(shí)的運(yùn)行情況。

 

圖6. LTC4125檢測到異物。

 

結(jié)論

 

LTC4124集成了無線電源管理器和功能齊全的鋰離子電池充電器，簡化了空間受限應(yīng)用中的無線充電器接收器設(shè)計(jì)。LTC4125可以用作LTC4124接收器的半橋發(fā)送器，從而提供了一個(gè)具有完備保護(hù)功能的完整高效的無線充電解決方案。

 

LTC4124

 

● 完整的無線電源接收器、鋰離子充電器和 PowerPath™ 控制器

● 無線輸入功率控制和整流

● 寬帶無線電源頻率：DC 至 >10MHz

● 引腳可選充電電流：

● 10mA/25mA/50mA/100mA

● 引腳可選充電電壓：4.0V/4.1V/4.2V/4.35V

● 引腳可選低電池?cái)嚅_：2.7V/3.2V

● 在斷開/運(yùn)輸模式下具有零電池漏電流

● 通過引腳可選使能提供低電池預(yù)充電電流

● 通過 NTC 輸入實(shí)現(xiàn)溫度合格的充電

● 安全充電終止計(jì)時(shí)器

● 微小的整體解決方案尺寸，極少外部元件

● 小尺寸耐熱性能增強(qiáng)型12 引腳 2mm × 2mm LQFN 封裝

 

 

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