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无线充电IC可提供基于标准的解决方案身打扮

作者:angelazhang时间:2016-02-26浏览次数:1217

无线技术可以为在缺乏用于设计或美学原因充电端口身打扮充电电池提供一种方便的方法。在过去,以所要求的定制RF设计和电磁感应理论专家知识无线充电的方法的优势。然而,今天,设计人员可以利用现有的标准件的制造商,包括飞思卡尔半导体,TDK,德州仪器,东芝,等等实现了低功耗设计,可穿戴式无线感应充电。无线供电的历史可追溯至19世纪初,当迈克尔·法拉第描述磁场如何导致电磁力的导体。由该同一世纪末,特斯拉已经变成感应的法拉第定律付诸实践,展示了如何使用谐振感应耦合到在他在纽约市实验室无线点亮电灯。今天,电磁感应原理早已电源产品等不同的RFID标签,接触式智能卡和厨房范围和以此为基础的无线充电器牙刷,智能手机和新兴类身打扮包括苹果观看。事实上,无线充电提供了身打扮,其中一个充电接口是不方便,过于笨重,或者简直太不雅观一个有吸引力的解决方案。此外,通过消除一个有线充电端口,可穿戴产品设计师可以通过消除污染和水损坏该公共源增强整体产品的可靠性。代替充电端口,这些设备可以使用安全地埋只是可穿戴产品的表面下方的功率接收线圈。在电动感应,向一个线圈的电流的应用程序创建的磁场诱导的第二线圈置于适当靠近它的电流。实际上,两个线圈之间的对准和距离是实现高效率的关键。在消费者应用中,需要精确的定位无线充电实现通常提供指南,以帮助用户移动单元正确地对准到基础单元上的所需位置。与此相反,所谓的自由定位无线充电器通常使用内置到基站的多个线圈和从远程单元响应反馈激励适当的线圈。

通讯通道

通信中都起到guided-和自由定位的无线充电系统的关键作用。期间发射机操作中,接收器通过调制在接收天线的负载发送数据分组回发射机。反过来,发射机解调反射负载重构所述数据分组(图1)。

图1:典型的无线充电系统包括使用电磁耦合原理的电力传输和通信的功率发射基站和受电接收器。 (飞思卡尔半导体提供)这两种类型的无线充电系统使用数据从接收器来管理发射功率。在操作过程中,发射器单元响应来自接收机错误数据,以增加或根据需要发射器线圈降低功率。免费定位系统使用相同的通用方法来选择线圈的最佳位置相对偏远的。设计人员可以使用该通信通道不仅用于控制信号,也给应用数据发送回发射机。虽然带宽信息是有限的,它可以是足够用于例如设备认证,设备状态,并通过远程设备收集的传感器数据的通信。的功能,包括功率调节,控制和通信的组合翻译成电路设计复杂电源和控制逻辑的要求(图2)。对于设计人员,但是,半导体制造商提供了一些解决这些需求和更多的解决方案。

图2:无线充电系统可以快速增大,复杂性,以满足对能源传输的优化和通信多样化的要求。 (德州仪器提供)

标准解决方案

对于无线充电标准的现成的现成解决方案的出现建立在日益接受的行业标准,指定用于无线充电协议的基础要求。为了便于用户的移动设备和不同供应商的基站之间的互联互通,标准接口,但建立在两个无线充电技术之一 - 感应式充电和共振充电。感应式充电需要发射器和接收器之间的密切协调,但通常提供更高的效率比谐振充电。另一方面,共振充电允许对准和发射机与接收机之间的距离有更大的自由,同时提供所述多个设备同时充电能力。行业标准组织,包括无线充电联盟(WPC),权力事项联盟(PMA),而联盟的无线电源(A4WP)在合作的初期阶段就创造互利互操作能力。原来侧重于大消费类应用而设计,这些标准的方法仍然可以作为对身打扮无线充电解决方案的基础。例如,虽然标准如WPC的齐通常使用较大A11 50个毫米发射器线圈,设计者可以得到具有更小的线圈,提供低电阻,以避免大的功率损耗良好的性能。例如,对于它的直径为30毫米,TDK的WR303050设有0.41Ω的直流电阻,将提供一个外形和功率传输级更符合许多身打扮。用于无线充电的功率控制,例如东芝TB6865FG和TB6860WBG设备提供基于标准的能力,在容易得到的部件的全长互补。与其他人在这个类中,东芝芯片集成了广泛的需要简化的设计能力,只需要很少的外部元件,支持WPC齐兼容的无线充电系统(图3)。

图3:设备,如东芝TB6865FG发射器和接收器TB6860WBG整合了全面的要求,简化实施基于标准的无线充电系统的功能。 (东芝提供)的TB6860WBG接收器结合了调制和控制电路与整流电源头,内置高性能的DC-DC转换器,可配置的锂离子电池充电器电路和保护功能。其TB6865FG功率发射机集成了一个MCU和广泛的模拟功能,包括PWM电路,切换控制,板上滤波器,和预驱动器电路。该TB6865FG可以控制两套独立线圈,使用户能够在两个移动设备同时充电。飞思卡尔半导体公司建立自己的MWCT1000和周围的32位56800EX内核MWCT1101琦基发射器。旨在提供两种功能的MCU和DSP处理能力,处理器内核实现了全面的功能,而在主动模式下消耗电流小于30 mA。该器件仅需要30毫瓦待机功率,同时保持以感测一个接收器的附近放置的能力。在电力传输,飞思卡尔器件可以超过75%的效率。随着MWCT1000和MWCT1101,飞思卡尔提供了MWCT1001A和MWCT1003A针对汽车应用。德州仪器(TI)提供了一些在其BQ50xxx变送器系列及其BQ51xxx接收器系列器件。虽然BQ51221支持WPC和PMA标准,多数在TI接收机系列器件设计用于支持WPC齐兼容的设计。其中齐目标设备,TI的系列包括5 W的接收器具有稳定的输出电平为5 V(BQ51013A和BQ51013B),7 V(BQ51010B),和8 V(BQ51020和BQ51021)。提供电源管理身打扮一个全面的方法 - 该系列包括BQ51050B(4.2伏输出)和BQ51051B(4.35 V)集成了锂离子充电器的其他成员。专为低功耗应用,TI的BQ51003是2.5瓦接收器非常适用于可穿戴式设计。通过结合了低功耗线性充电器,如TI BQ25100的BQ51003,设计人员可以实现完整的无线充电接收集成了锂离子充电管理子系统。对于锂离子电池充电,BQ25100实现快速充电电流低至10 mA或高达250毫安以及精确的充电终止下降到1 mA到支持小型锂离子电池的硬币精确控制。在发送端,德州仪器BQ500211A和BQ500212A提供全套齐兼容的功能,包括持续监控正在进行的动力传递的效率,以提供国外物体检测(FOD)和寄生金属物体的能力检测(PMOD)。除了提供FOD和PMOD,所述BQ500410支持内建具有三位线圈发射器阵列的自由定位设计。对于低功率发射器的设计中,BQ500210工作在电源电流低至8毫安。

结论

对于身打扮,无线充电技术解决了对一个紧凑的解决方案,消除了一个有线电源端口的尺寸和可靠性问题。在过去,无线功率的方法所需电磁理论和射频设计技术的专家知识。使用过的,现成的芯片,现在设计人员可以轻松地添加无线充电能力,即使是最小的耐磨。



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