無線充電技術(shù)：DC2181A-A/B演示板的深度解析

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，無線充電技術(shù)成為了備受關(guān)注的焦點(diǎn)。今天，我們就來深入探討一下DC2181A-A/B演示板，它搭配了LTC4120EUD無線電源接收器和400mA降壓電池充電器，為我們展示了無線充電技術(shù)的魅力。

文件下載：DC2181A-B.pdf

產(chǎn)品概述

DC2181是一款LTC?4120EUD演示板，可與DC1968A無線電源發(fā)射器或PowerByProxi ProxiPoint發(fā)射器配合使用。這兩款發(fā)射器都能向DC2181傳輸2W功率，且發(fā)射器與接收線圈之間的間距可達(dá)10mm。不過，基礎(chǔ)發(fā)射器不支持外來金屬物體檢測。

特色部件

設(shè)計文件可在http://www.linear.com/demo/DC2181A獲取。

性能總結(jié)

組裝測試流程

測量設(shè)備設(shè)置和跳線設(shè)置

如果使用DC1968A無線電源基礎(chǔ)發(fā)射器，參考圖6a；如果使用PowerByProxi ProxiPoint發(fā)射器，參考圖5a。

測量注意事項

測量輸入或輸出電壓紋波時，要注意避免示波器探頭的接地引線過長。直接將探頭尖端跨接在 (V{CC}) 或 (V{IN }) 和GND端子上進(jìn)行測量，參考圖4的探頭使用技巧。

具體測試步驟

1. 連接發(fā)射器電源：對于DC1968A基礎(chǔ)發(fā)射器，將PS1設(shè)置為5V并開啟；對于PowerByProxi ProxiPoint發(fā)射器，插入隨發(fā)射器附帶的電源。
2. 設(shè)置電池模擬器：將PS2設(shè)置為3.6V并開啟。PS2是電池模擬器的電池電壓，通過放置一個3.6Ω的電阻與普通電源并聯(lián)，可使電源吸收高達(dá)1A的電流。
3. 放置接收板：如果使用PowerByProxi ProxiPoint發(fā)射器，將DC2181A接收板按圖5c放置；如果使用DC1968A，按圖6c放置。注意ProxiPoint發(fā)射器的LED狀態(tài)，若LED變?yōu)殚W爍紅色，需移除DC2181A板，等待LED變綠后再次放置。若第二次嘗試LED仍未變?yōu)槌Ａ良t色，聯(lián)系FAE。
4. 觀察狀態(tài)：DC2181演示板上的綠色條形圖LED應(yīng)亮起。觀察AM1，有額外的10mA電流從BAT流入條形圖LED。確保VM1測量值小于4V，否則降低PS2。條形圖LED通過監(jiān)測PROG電壓指示流入電池的編程充電電流百分比。當(dāng)降低電池模擬器電壓使VM1約為2.9V時，條形圖將降至10%，這是涓流充電電流。
5. 測試完成。

工作原理

DC1968A - 基礎(chǔ)發(fā)射器

DC1968A基礎(chǔ)發(fā)射器用于傳輸無線功率，與采用LTC4120的DC2181A無線電源接收板配合使用。它被配置為電流饋電非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，振蕩頻率由諧振回路設(shè)定，工作頻率為130kHz。DC1967A LTC4120演示板的諧振頻率在啟用DHC時為127kHz，禁用時為140kHz。諧振組件包括2個0.15μF的PPE薄膜電容器（Cx1和Cx2）和5.0μH的發(fā)射線圈（Lx），諧振頻率為129.95kHz，發(fā)射線圈和諧振電容器的公差為±2%（2.6kHz）。電感L1和L2用于使諧振結(jié)構(gòu)電流饋電，電流饋電拓?fù)涫怪C振回路上的峰 - 峰電壓等于 (2 pi V{C C}) （ (V{CC}) 為5V時，峰 - 峰電壓為31.5V）。磁場強(qiáng)度與發(fā)射線圈中的電流成正比，發(fā)射線圈采用利茲線，諧振電容器使用低損耗的PPS薄膜電容器，在130kHz時Q值約為10，滿載時循環(huán)電流約為 (6Ap - p) 。

DC2181 - 采用LTC4120的無線電源接收板

DC2181 LTC4120無線電源接收器IC實(shí)現(xiàn)了動態(tài)諧波控制（DHC），可根據(jù)需要調(diào)整接收電路以接收更多或更少的功率。主接收回路由AE1和C2S組成，C2S通過C5（LTC4120去耦電容器）交流接地，與AE1并聯(lián)。C2S還用于從諧振電路獲取功率并將其發(fā)送到LTC4120。在發(fā)射 - 接收間隙為8mm時，電池充電電流平均約為 (400 ~mA) ，輸送功率為1.5W（ (V_{BAT}=3.7 ~V) ），但有10mA被分流到充電LED，凈電池充電電流為390mA，充電電流紋波與發(fā)射波形同步。

DHC（動態(tài)諧波控制）

當(dāng) (V{IN }) 高于14V時，DHC引腳開路，C2P不增強(qiáng)能量傳輸，接收回路處于失諧狀態(tài)，諧振頻率為142kHz；當(dāng) (V{IN }) 低于14V時，DHC引腳接地，C2P與C2S和AE1并聯(lián)，諧振頻率變?yōu)?27.4kHz。當(dāng)接收器在127.4kHz調(diào)諧并吸取大量功率時，發(fā)射頻率被拉低至127kHz，此時系統(tǒng)成為雙調(diào)諧諧振電路。LTC4120無線電源接收器IC通過DHC引腳切換電容器到諧振電路，調(diào)整接收器諧振頻率，避免在發(fā)射和接收線圈耦合高時傳輸過多功率，在功率傳輸不足時增加功率傳輸，從而實(shí)現(xiàn)更寬的工作發(fā)射距離。

接收天線AE1

*AE1無線電源接收天線隨DC2181發(fā)貨。AE1通過雙面膠帶和電氣連接引腳安裝，移除可能損壞天線背面的鐵氧體，只有在有合適替代品時才能移除。

部件清單

DC2181A

包括通用材料清單、所需電路組件、額外演示板電路組件和硬件等，涵蓋了各種電容、電阻、二極管、電感、集成電路等部件，具體信息可參考文檔中的表格。

DC1968A

同樣包含所需電路組件、額外演示板電路組件和硬件等，列出了各種電子元件的詳細(xì)信息。

重要注意事項

DC1968A基礎(chǔ)無線發(fā)射器可通過訂購DC1969A - B無線電源套件獲得，ProxiPoint發(fā)射器可從[www.powerbyproxi.com/evaluation - kits/proxi - point/](www.powerbyproxi.com/evaluation - kits/proxi - point/)獲取。該演示板僅用于工程開發(fā)或評估目的，可能不具備商業(yè)產(chǎn)品所需的完整設(shè)計、營銷和制造相關(guān)保護(hù)考慮，可能不符合電磁兼容性指令或其他法規(guī)要求。用戶需承擔(dān)產(chǎn)品的正確安全處理責(zé)任，注意靜電放電防護(hù)，且產(chǎn)品可能未通過監(jiān)管合規(guī)或機(jī)構(gòu)認(rèn)證。在處理產(chǎn)品前請閱讀演示板手冊，操作人員需具備電子培訓(xùn)并遵守良好的實(shí)驗室操作標(biāo)準(zhǔn)。

通過對DC2181A - A/B演示板的深入了解，我們看到了無線充電技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的潛力和挑戰(zhàn)。各位工程師朋友們，你們在無線充電設(shè)計中遇到過哪些有趣的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。