不用连接器给电池充电——轻松搞定

凌力尔特公司 Tony Armstrong

在很多应用中，充电时难以或不能使用连接器。例如，有些产品需要密封罩，以保护敏感电子组件免受恶劣环境影响。还有一些产品也许只是太小，无法容纳连接器。如果电池供电产品使用时涉及移动或旋转动作，那就几乎不可能用导线充电。那么，还有哪些方法可用来应对这类环境?

无线功率传输

磁场密度与导体中流过的电流之幅度成正比。通过磁耦合，能量从产生磁场的导体(主端)传送给受该磁场影响的任何导体(副端)。在松耦合系统中，耦合系数很小，高频电流不能沿导体传送很长距离，会由于沿电缆的阻抗失配而快速失去能量，这使得能量被反射回最初的来源，或辐射到空气中。图1显示了通过磁场连接的松耦合绕组。该电路使用了LTC4120。

图1 无线功率传输原理图

一款易于使用、适合无线充电的IC

为了实现无线充电，凌力尔特的 LTC4120无线功率接收器和电池充电器集成了 PowerbyProxi公司开发的技术，该公司是凌力尔特的技术合作伙伴。PowerbyProxi获得专利的动态协调控制DHC(Dynami Harmonization Control)技术实现了高效率非接触式充电不会产生接收器热压力或电气压力过大的问题。运用种技术，可以在长达1.2 cm的距离上传送高达2 W的率。不过，就单节锂离子电池而言，4.2 V最高充电电压和400 mA最大充电电流将使这一功率值限制到1.7 W。类似地，2 W最大功率将使两节锂离子电池(8.4 V最高充电电压)的充电电流限制到240 mA。

功率、效率、范围和尺寸这些参数决定了系统性能，因此基于LTC4120的无线功率系统被设计为与几种可选发送器之一使用时，通过长达1.2 cm的距离，在电池端接收高达2 W功率。所用方法和组件不同，效率计算会有很大不同。一般情况下，在基于LTC4120的系统中，对于馈送到发送器的DC输入功率，电池将接收其45%～55%。

与其他无线功率充电解决方案相比，嵌入到LTC4120中的PowerbyProxi的DHC微调技术带来了显著优势。为了响应环境和负载变化，DHC动态地改变接收器上谐振电路的谐振频率。DHC实现了更高的功率传送效率、更小的接收器尺寸，该技术甚至允许更大的传输范围。与其他无线功率传送技术不同，DHC将功率级管理作为感应电场管理的一部分，实现了内在功率级管理，从而在电池充电周期中，无需单独的通信通道来证实接收器的存在或管理负载需求变化。

显然，DHC解决了所有无线功率系统的基本问题。每个系统都必须设计为在给定最大发送距离上，接收一定量的功率。每个系统还必须设计为在最短发送距离时，可承受无负载情况而不会损坏。其他同类解决方案用复杂的数字通信系统解决这一问题，复杂性和成本都较高，并限制了功率传输距离。基于LTC4120的无线功率充电系统通过采用PowerbyProxi的DHC技术就可轻松地解决这一问题。LTC4120应用原理图如图2所示。

图2 LTC4120应用原理图

在便携式工业和医疗产品中，通过长达1 cm左右的空气隙或非铁氧体材料给这类产品内部的电池无线充电是“必须具有”的要求。直到现在，设计工程师的选择一直有限，这妨碍了最终产品的成功和可行性。幸运的是，凌力尔特最近推出了LTC4120，因此这种情况将得到彻底改变。这一高度集成的IC可以无线接收从一个相距1.2 cm的线圈发送的功率，并给电池充电，因此提供了一种简单有效的解决方案。