無線電池充電演示套件DC2554A-A-KIT/DC2554A-B-KIT深度解析

在電子設(shè)備不斷發(fā)展的今天，無線充電技術(shù)憑借其便捷性和創(chuàng)新性，成為了電子工程師們關(guān)注的焦點。DC2554A-A-KIT/DC2554A-B-KIT無線電池充電演示套件，為我們提供了一個深入了解無線充電技術(shù)的絕佳平臺。下面，我們就來詳細剖析這個套件。

文件下載：DC2554A-A-KIT.pdf

套件概述

DC2554A-KIT由DC2556A發(fā)射器（采用LTC?4125）和DC2555A-A/DC2555A-B接收器（采用LT3652HV）組成。DC2555A-A/DC2555A-B接收器能夠在發(fā)射線圈和接收線圈之間3.0mm至12.0mm的氣隙下，以高達650mA的電流為單節(jié)鋰離子電池充電。DC2556A發(fā)射器通過LTC4125支持最佳功率搜索和異物檢測功能。該電路板的設(shè)計文件也可供使用。

套件內(nèi)容

套件包含1塊DC2556A（LTC4125）發(fā)射器演示板、1塊DC2555A-A/DC2555A-B（LT3652HV）接收器演示板，還配備了不同長度的尼龍支柱，方便調(diào)整氣隙。

性能參數(shù)

快速啟動步驟

設(shè)備安裝

將DC2555A板放置在DC2556A板上，對齊安裝支柱，確保發(fā)射線圈直接位于接收線圈上方，且中心對齊。套件配備了額外的支柱，可將氣隙從5.25mm調(diào)整到11.65mm。

連接電池模擬器

在DC2555A的BAT和GND端子之間并聯(lián)一個電壓源PS1和一個3Ω電阻RBAT1，組成電池模擬器。普通電源通常不能吸收電流，通過在電源輸入兩端添加一個電阻，使其吸取的電流大于最大電池充電電流，這樣即使電池充電電流達到最大值，電源也只會提供電流。

電流測量設(shè)置

如果使用電流表測量充電電流，需選擇EXTS跳線進行外部感應(yīng)，并將一對電纜從VSNS和GND端子連接到PS1作為開爾文感應(yīng)連接；若不需要電流表，可選擇INTS，無需開爾文感應(yīng)連接。

連接電源

在DC2556A的VIN和GND端子之間連接電源PS2，DC2556A也可通過Micro - USB電纜連接到2.5A、5V的電源。

啟動電源

將DC2555A - A的PS1設(shè)置為3.7V（DC2555A - B設(shè)置為3.2V），PS2設(shè)置為5V，同時啟用兩個電源。DC2556A會開始掃描LTx電流，尋找接收器。當找到有效接收器時，LED掃描將停止，直到下一個搜索周期，同時DC2556A的綠色狀態(tài)LED會亮起。輸入電流監(jiān)測LED串將顯示相對于2.5A電流限制的輸入電流百分比。

檢查充電狀態(tài)

DC2555A的綠色LED串應(yīng)亮起，表明功率已輸送到負載。如果所有綠色LED都亮起，說明DC2555A上的LT3652HV正在輸送全編程電池充電電流，即650mA。

搜索周期

DC2556A上的LTC4125會為接收器保持約5秒所需的發(fā)射功率，然后進入另一個搜索周期，檢查接收器側(cè)的功率需求。

異物檢測測試

當系統(tǒng)正常運行時，在發(fā)射線圈和接收線圈之間滑動一塊空白PCB或硬幣，發(fā)射電流應(yīng)立即降至0A。

測試結(jié)束

測試完成后，同時關(guān)閉PS1和PS2。

工作原理

DC2556A無線功率發(fā)射器板（LTC4125）

LTC4125實現(xiàn)了由發(fā)射線圈LTX和發(fā)射電容器CTX組成的串聯(lián)諧振發(fā)射槽的自動諧振驅(qū)動。自動諧振驅(qū)動器使用過零檢測器來確定槽的諧振頻率。SW1和SW2引腳各有一個半橋驅(qū)動器，在電流過零時，哪個SWX引腳的電流為正，就將其設(shè)置為VIN，占空比由相應(yīng)的PTHx引腳決定。LTC4125通過一個5位DAC掃描占空比，該DAC設(shè)置PTHX電壓，從而確定占空比。每個DAC步驟的持續(xù)時間可通過CTS引腳編程，在本演示中設(shè)置為18ms。FB引腳由發(fā)射線圈LTX和發(fā)射電容器CTX的節(jié)點驅(qū)動，該節(jié)點的電壓與發(fā)射器諧振槽中的循環(huán)電流成正比。LTC4125監(jiān)測FB引腳，當找到有效的退出條件時，停止增加PTHX電壓，并在剩余的掃描周期內(nèi)保持該電壓。掃描周期定時器可通過CTD引腳編程，在本演示中約為5秒。如果接收器從發(fā)射器移除，諧振槽電流將顯著上升，F(xiàn)B引腳會捕獲諧振電流的上升并終止兩個半橋驅(qū)動器，使發(fā)射功率降至待機模式。如果在發(fā)射線圈和接收線圈之間插入金屬異物，諧振頻率將顯著增加，LTC4125會捕獲諧振頻率的上升并將發(fā)射功率降至待機模式。在待機模式下，LTC4125每5秒尋找一次有效接收器，若找到則恢復(fù)功率傳輸。此外，LTC4125使用NTC電阻監(jiān)測LTX的溫度，若溫度高于約42°C，將關(guān)閉發(fā)射功率。

DC2555A - A/DC2555A - B無線功率接收器板（LT3652HV）

DC2555A - A/DC2555A - B演示板實現(xiàn)了一個串聯(lián)諧振LC電路。諧振電路上的交流波形被整流并施加到LT3652HV電池充電器的VIN引腳。LT3652HV的輸入調(diào)節(jié)電壓設(shè)置為≈16.5V。當VIN超過輸入調(diào)節(jié)電壓時，LT3652HV會嘗試為其BAT引腳連接的電池充電。當DC2556A發(fā)射器提供足夠的功率使LT3652HV達到目標充電電流時，DC2555A會暫時允許VIN電壓達到33V，這將觸發(fā)LTC4125搜索算法的退出條件，表明找到有效負載。當LT3652HV在充電周期結(jié)束時需要的電流減少時，LTC4125的退出條件會比滿載條件更早觸發(fā)，DC2556A發(fā)射器輸送的功率也會相應(yīng)減少。這種搜索算法有助于提高無線充電器解決方案在各種負載和耦合條件下的整體效率。LT3652HV是一款全功能的CC/CV（恒流/恒壓）降壓電池充電器，具有低電池涓流充電功能。SENSE和BAT引腳之間的外部感測電阻用作電流反饋輸入，以在CC模式下調(diào)節(jié)輸出電流；BAT引腳電壓通過與VFB引腳連接的分壓器進行監(jiān)測，用作電壓反饋輸入，以在CV模式下調(diào)節(jié)輸出電壓。LT3652HV提供C/10充電終止或安全定時器終止方案，可通過DC2555A板上的跳線選擇。當電池通過高電阻電纜連接到充電器時（電池需遠離充電器放置），可通過跳線選擇外部開爾文感應(yīng)。

元件清單

套件包含了豐富的元件，包括各種電容、電阻、二極管、電感、晶體管、集成電路等，詳細的元件清單在文檔中有明確列出，這里就不一一贅述了。工程師們在進行設(shè)計和調(diào)試時，可以根據(jù)清單準確地找到所需元件。

總結(jié)

DC2554A - A - KIT/DC2554A - B - KIT為電子工程師提供了一個全面探索LTC4125無線功率發(fā)射器和LT3652HV電池充電器的平臺。通過這個套件，我們可以深入了解無線充電技術(shù)的工作原理，掌握如何識別有效負載和異物檢測的方法。同時，在使用該套件時，我們也需要注意ESD防護和遵守相關(guān)的法律條款。大家在實際應(yīng)用中，不妨思考一下如何進一步優(yōu)化這個套件的性能，以滿足不同的應(yīng)用場景需求呢？