無線供電有很多種方式。通常在不到幾英寸的距離采用容性或感性耦合方式。本文討論使用感性耦合的解決方案。

 

在典型的感性耦合無線電源系統(tǒng)中，由發(fā)射線圈產(chǎn)生交流磁場，然后在接收線圈中感應產(chǎn)生交流電，就像典型的變壓器系統(tǒng)一樣。變壓器系統(tǒng)和無線電源系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，變壓器系統(tǒng)通過氣隙或其他非磁性材料形成的間隙將發(fā)射器和接收器分開。此外，發(fā)射線圈和接收線圈之間的耦合系數(shù)通常很低。變壓器系統(tǒng)的耦合系數(shù)通常為0.95至1，而無線電源系統(tǒng)的耦合系數(shù)為0.8至0.05。

 

【圖1. 在無線電源系統(tǒng)中，LTC4125在103 kHz下驅(qū)動24 H發(fā)射線圈，輸入電流閾值為1.3 A，頻率限值為119 kHz，發(fā)射線圈表面溫度限值為41.5°C，LTC4120-4.2在接收器端用作400 mA單節(jié)鋰離子電池充電器。】

 

無線電池充電基礎(chǔ)知識

 

無線電源系統(tǒng)由氣隙分隔的兩部分組成：發(fā)射(Tx)電路（包括發(fā)射線圈）和接收(Rx)電路（包括接收線圈）。

 

在設(shè)計無線電源電池充電系統(tǒng)時，實際能夠增加電池能量的電量是一個關(guān)鍵參數(shù)。接收功率取決于許多因素，包括：

 

● 發(fā)射的功率值

● 發(fā)射線圈和接收線圈之間的距離和對準狀況，通常用線圈之間的耦合系數(shù)來表示

● 發(fā)射和接收組件的容差

 

任何無線電源發(fā)射器設(shè)計的主要目標都是使發(fā)射電路能夠產(chǎn)生一個強場，確保在最壞的功率傳輸條件下提供所需的接收功率。但是，避免在最佳情況下接收器過熱和電氣過載也同樣重要。當輸出功率要求較低且耦合性能出色時，這一點尤為重要。例如，電池使用靠近發(fā)射線圈的接收線圈充滿電時的電池充電器。

 

使用LTC4125的簡單而完整的發(fā)送器解決方案

 

LTC4125 發(fā)送器 IC 旨在與 Power by Linear™ 產(chǎn)品系列中的一款電池充電器 IC 配對，將后者用作接收器；例如，LTC4120—無線功率接收器和電池充電器IC。

 

LTC4125具有簡單、強大且安全的無線功率發(fā)送器電路所需的所有功能。尤其能夠根據(jù)接收器負載要求調(diào)整其輸出功率，以及檢測是否存在導電異物。

 

如前所述，無線電池充電器系統(tǒng)中的發(fā)送器需要產(chǎn)生強磁場，以保證在最壞的功率傳輸條件下傳遞功率。為此，LTC4125采用了一種專有 AutoResonant 技術(shù)。

 

LTC4125 AutoResonant 驅(qū)動可確保每個SW引腳上的電壓始終與引腳輸入電流同相。參考圖2，當電流從SW1流向SW2時，開關(guān)A和C打開，同時開關(guān)D和B關(guān)閉，反之亦然。用這種方法循環(huán)鎖定驅(qū)動頻率，確保LTC4125始終以其諧振頻率驅(qū)動外部LC網(wǎng)絡(luò)。即使連續(xù)變化的變量影響LC諧振器的諧振頻率，如溫度和附近接收器的反射阻抗，也是如此。

 

 

【圖2. LTC4125 AutoResonant驅(qū)動】

 

利用這種技術(shù)，LTC4125 不斷調(diào)整集成全橋開關(guān)的驅(qū)動頻率，以便與串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)的實際諧振頻率相匹配。這樣，LTC4125就能夠在發(fā)射器線圈中有效地建立一個大振幅交流電流，既不需要高直流輸入電壓，也不需要高精度LC值。

 

LTC4125還通過改變?nèi)珮蜷_關(guān)的占空比來調(diào)整串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)上的波形的脈沖寬度。通過調(diào)高占空比，串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)中將產(chǎn)生更多的電流，從而為接收器負載提供更高的功率。

 

LTC4125定期掃描此占空比，針對接收器端的負載條件尋找最佳操作點。這種最佳功率點搜索允許較大的氣隙容限和線圈錯位容限，同時避免在所有情況下造成接收器電路過熱和電氣過載。使用單個外部電容即可對掃描間隔輕松編程。

 

【圖3. LTC4125脈沖寬度掃描 — Tx線圈中的電壓和電流隨占空比增加而增大?！?/div>