引言

電池給多種行業(yè)的許多不同應(yīng)用供電。在很多這類應(yīng)用中，難以使用或根本不能使用充電連接器。例如，有些產(chǎn)品要密封外殼來(lái)保護(hù)敏感電子組件免受嚴(yán)酷環(huán)境的影響，或允許便利的清潔或消毒。另一些產(chǎn)品也許太小了，容納不下連接器。另外，在電池供電應(yīng)用包括移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)部件時(shí)，就請(qǐng)徹底忘記用導(dǎo)線充電這回事吧。無(wú)線充電在這些以及其他一些應(yīng)用中很有價(jià)值，增強(qiáng)了可靠性和堅(jiān)固性。

無(wú)線電源系統(tǒng)概述

如圖1所示，無(wú)線電源系統(tǒng)由兩部分組成，即發(fā)送電路和接收電路，中間有一道間隙。發(fā)送電路包括一個(gè)發(fā)送線圈，接收電路包括一個(gè)接收線圈。發(fā)送電路圍繞發(fā)送線圈出現(xiàn)一個(gè)高頻交變磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)耦合至接收線圈，并轉(zhuǎn)換為電能，可用這部分電能給電池充電，或給其他電路供電。

圖1:無(wú)線電池充電器系統(tǒng)概述

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線電源充電系統(tǒng)時(shí)，關(guān)鍵參數(shù)是給電池新增能量的實(shí)際充電功率。所接收功率的大小取決于很多因素，包括發(fā)送功率的大小、距離和發(fā)送線圈與接收線圈的擺放(也稱為線圈之間的耦合)，以及發(fā)送和接收組件的容限。

任何無(wú)線電源設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)都是，確保在功率傳送條件最差的情況下供應(yīng)所需功率。然而，同樣重要的是，在最好條件下，要防止接收器的熱量和電氣過(guò)應(yīng)力。當(dāng)輸出功率要求很低時(shí)，例如，當(dāng)電池充滿電或接近滿充電時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。在這類情況下，來(lái)自無(wú)線系統(tǒng)的可用功率很高，但是所需功率很低。這種多余的功率一般導(dǎo)致高整流電壓，或者要消耗這種多余的功率，使其變成熱量。

當(dāng)接收器所需功率較低時(shí)，有幾種方法應(yīng)對(duì)多余功率問(wèn)題。可以用功率齊納二極管或瞬態(tài)電壓抑制器箝位整流電壓。不過(guò)，這種解決方法一般尺寸較大，出現(xiàn)的熱量也相當(dāng)大。假定沒有來(lái)自接收器的反饋，那么可以降低發(fā)送器最大功率，但是這或者會(huì)限制可用接收功率，或者會(huì)縮短發(fā)送距離。還可以將接收功率信息發(fā)送回發(fā)送器，以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)送功率。無(wú)線充電聯(lián)盟(WirelesspowerConsortium)Qi標(biāo)準(zhǔn)等無(wú)線功率標(biāo)準(zhǔn)采用了這種方法。不過(guò)，還可以用緊湊和高效率的解決方法解決這類問(wèn)題，而不必訴諸復(fù)雜的數(shù)字通信方法。

為了在所有情況下高效地管理從發(fā)送器到接收器的功率傳送，LTC4120無(wú)線功率接收器集成了powerbyproxi的專利技術(shù)，powerbyproxi是凌力爾特的合作伙伴。powerbyproxi已獲得專利的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制(DHC)技術(shù)可高效率實(shí)現(xiàn)非接觸式充電，而且在接收器中不會(huì)出現(xiàn)熱量或電氣過(guò)應(yīng)力的問(wèn)題。采用這種技術(shù)，在長(zhǎng)達(dá)1.2cm的距離上可傳送高達(dá)2W的功率。

通過(guò)將接收器的諧振頻率從“調(diào)諧”狀態(tài)調(diào)節(jié)到“失諧”狀態(tài)，DHC確保在最差情況下也能供應(yīng)所需功率，而且不必?fù)?dān)心在未加載的最好情況下出現(xiàn)問(wèn)題。這使基于LTC4120的無(wú)線充電系統(tǒng)能夠在很長(zhǎng)的距離和具有明顯的線圈錯(cuò)位情況下傳送功率。此外，僅通過(guò)在接收器端控制功率傳送，基于LTC4120的系統(tǒng)消除了所有潛在的通信干擾問(wèn)題，這類干擾假如存在，有可能中斷功率傳送。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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系統(tǒng)性能

那么基于LTC4120的系統(tǒng)的工作效果有多好呢?圖2顯示了隨著發(fā)送線圈和接收線圈之間的距離以及中心至中心對(duì)準(zhǔn)度的變化，通過(guò)一個(gè)LTC4120無(wú)線功率接收器接收的電池充電功率。在距離為10mm時(shí)，可獲得2W的充電功率，而且線圈之間的錯(cuò)位可以很大而不會(huì)導(dǎo)致可用功率顯著下降。盡管有許多不同的無(wú)線功率發(fā)送器可用，但是圖2所示數(shù)據(jù)是由基本DC-AC發(fā)送器出現(xiàn)的。這種基本發(fā)送器是一種開源基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。如需有關(guān)這一電流饋送型推拉式發(fā)送器的更多信息，可登陸凌力爾特公司的網(wǎng)站，查看相關(guān)應(yīng)用指南。

圖2:發(fā)送距離–接收功率分析

選擇發(fā)送器時(shí)，有幾個(gè)因素要考慮。發(fā)送器備用功率(當(dāng)接收器不存在時(shí))重要嗎?發(fā)送器要區(qū)分有效接收器和無(wú)關(guān)的金屬異物嗎?周邊電路對(duì)EMI的敏感度高嗎?

基本發(fā)送器是一種簡(jiǎn)單、低價(jià)的解決方法。由于采用了無(wú)源諧振濾波，所以EMI頻譜在發(fā)送器基頻(約130kHz)處得到了很好的控制。然而，無(wú)論基于LTC4120的接收器是否存在，該發(fā)送器都發(fā)送全功率，因此其備用功率相對(duì)較高。該發(fā)送器也不區(qū)分LTC4120和金屬異物，因此無(wú)關(guān)金屬物體可能因感應(yīng)渦流而發(fā)熱。

從powerbyproxi公司可購(gòu)得兩種現(xiàn)成有售的發(fā)送器：proxi-point和proxi-2D。這些發(fā)送器的發(fā)送距離和對(duì)準(zhǔn)度容限性能幾乎與基本發(fā)送器相同。然而，這些更先進(jìn)的發(fā)送器，可檢測(cè)基于LTC4120的有效接收器是否存在。這一功能使這兩款發(fā)送器能夠在接收器不存在時(shí)降低備用功率，而假如附近是無(wú)關(guān)金屬異物，這些發(fā)送器就終止功率發(fā)送。

由于LTC4120充電器的高效率降壓型開關(guān)拓?fù)湟约癉HC技術(shù)，所以系統(tǒng)總體效率約為50%至55%。用電池充電功率除以供應(yīng)給發(fā)送器的DC輸入功率，就能計(jì)算出這個(gè)效率值?？傮w效率與耦合及負(fù)載有很大關(guān)聯(lián)。當(dāng)以400mA電流給單節(jié)鋰離子電池充電時(shí)，基于LTC4120的接收器電路板上之組件保持在10oC的環(huán)境溫度之內(nèi)?；贚TC4120的接收器如圖3所示。

圖3:LTC4120接收器演示電路板組件

其他系統(tǒng)配置

基于LTC4120的無(wú)線充電系統(tǒng)能夠跨過(guò)一個(gè)令人印象深刻的間隙，以400mA電流給電池充電?；阡嚨目稍?a href="/keywords/cddc/" class = "seo-anchor" data-anchorid=150 target="_blank">充電電池為許多手持式應(yīng)用供電，1S(標(biāo)稱3.7V)和2S(標(biāo)稱7.4V)鋰離子電池組很常見。生命周期延長(zhǎng)和安全功能改進(jìn)也為磷酸鐵鋰(LiFepO4)電池創(chuàng)造了極大的市場(chǎng)空間。此外，由于客戶要在初始電池容量、生命周期以及隨時(shí)間推移的保留容量變化之間做出精細(xì)的權(quán)衡，所以這類電池組有種類繁多的目標(biāo)充電電壓。LTC4120不要任何額外的電路，就能夠給一節(jié)和兩節(jié)鋰離子電池以及一節(jié)、兩節(jié)和3節(jié)磷酸鐵鋰離子電池充電，因此可滿足多種目標(biāo)充電電壓的需求。充電電流可以在50mA至400mA范圍內(nèi)設(shè)定，而充電電壓可以在3.5V至11V范圍內(nèi)設(shè)定。

除了內(nèi)置恒定電流/恒定電壓充電算法，LTC4120還供應(yīng)多種電池安全功能。終止按時(shí)器安全結(jié)束電周期。一個(gè)NTC輸入供應(yīng)電池溫度監(jiān)視，并在溫度條件不安全時(shí)自動(dòng)暫停充電。兩個(gè)充電狀態(tài)引腳供應(yīng)充電周期及故障狀態(tài)信息。

結(jié)論

在很多不同類型的應(yīng)用中，無(wú)線充電很有價(jià)值，可增強(qiáng)可靠性和堅(jiān)固性。重要的是，要考慮應(yīng)用要多少功率以及功率必須在多遠(yuǎn)的距離上傳送、對(duì)準(zhǔn)度容限多大。決定怎么樣應(yīng)對(duì)最大負(fù)載功率以及發(fā)送器和接收器之間耦合最小的最差情況常常非常容易。在輕負(fù)載或無(wú)負(fù)載以及最大耦合情況下管理額外的可用功率可能富有挑戰(zhàn)性。為了幫助應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，凌力爾特開發(fā)了LTC4120，這款全新IC為制造緊湊和高效率無(wú)線電源電池充電器供應(yīng)了所需的一切。其DHC技術(shù)允許非常寬的傳送間隙，對(duì)發(fā)送線圈至接收線圈的對(duì)準(zhǔn)度極其不敏感。LTC4120是堅(jiān)固的非接觸式充電系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。