Caricatore wireless per batterie agli ioni di litio per dispositivi indossabili dotato di convertitore DC/DC step-down integrato

L’LTC4126 è un caricatore per batterie ad alte prestazioni agli ioni di litio (Li-Ion) wireless da 7,5 mA, dotato di un convertitore DC/DC senza induttore da 1,2 V, adatto per apparecchi acustici, cuffie wireless e altri dispositivi indossabili con limiti di spazio e che richiedono la ricarica wireless. L’LTC4126 può essere combinato a un trasmettitore a transistor singolo ZVS, basato sull’LTC6990, per creare una soluzione completa di ricarica wireless.

Controller di potenza di ingresso wireless ad alta efficienza

I dispositivi indossabili tendono sempre più a utilizzare la ricarica wireless, che migliora la user experience, rendendo superflui cavi e connettori esposti. Il caricatore LTC4126 è dotato di un regolatore, che consente di ricevere l’alimentazione in modalità wireless da un campo magnetico alternato, generato da una bobina di trasmissione (come nella soluzione LTC6990). Il regolatore di potenza wireless raddrizza la tensione alternata dal tank risonante di ricezione in tensione continua sul pin VCC. Tale tensione continua viene trasmessa a un caricatore lineare che regola la carica della batteria.

Quando l’LTC4126 riceve più energia del necessario, il controller di potenza wireless regola la tensione di ingresso del caricatore lineare, VCC, richiudendo a terra il tank risonante di ricezione. In questo modo il caricatore lineare funziona con la massima efficienza, in quanto il suo ingresso è appena superiore alla tensione della batteria, VBAT.
Il tank risonante riceve una potenza inferiore quando il circuito di derivazione viene attivato, perché il circuito di risonanza non è sintonizzato con la frequenza del trasmettitore.

Figura 1. Raddrizzatura dell’ingresso AC e regolazione della tensione di alimentazione DC

Caricabatterie lineare completo di tutte le funzioni

Il caricatore di batterie agli ioni di litio lineare, integrato a corrente costante (CC)/tensione costante (CV) nell’LTC4126, garantisce cicli di ricarica ottimali, grazie a una serie completa di funzioni di protezione, tra cui ricarica automatica, terminazione automatica con timer di sicurezza, rilevamento batteria scarica e interruzione della ricarica al di fuori dell’intervallo di temperatura. L’LTC4126 include le indicazioni dello stato del caricatore e del livello di tensione della batteria che possono essere poi gestite dal microcontroller del sistema.

Convertitore DC/DC a basso rumore senza induttore

L’LTC4126 comprende un convertitore DC/DC con pompa di carica senza induttore, che fornisce una tensione di uscita regolata sul carico del sistema dalla batteria. Il convertitore DC/DC dell’LTC4126 può essere abilitato da un microprocessore mediante il pin EN. Il pin EN può essere utilizzato insieme con il pin PBEN per attivare il controllo mediante tasti, e senza l’ausilio di altri circuiti “antirimbalzo”.

Il convertitore DC/DC a pompa di carica prevede tre modalità operative, dipendenti dalla tensione della batteria, per migliorare l’efficienza del sistema.

Figura 2. Efficienza massima teorica del convertitore rispetto alla tensione della batteria

Figura 3. Ricevitore caricabatterie wireless dal diametro di 6 mm con convertitore DC/DC integrato e uscite di stato

Figura 4. Soluzione di ricarica wireless completa con trasmettitore ZVS a transistor singolo e ricevitore LTC4126

Circuito dell’applicazione completo su un circuito stampato di piccole dimensioni

Il design dell’LTC4126 ad alta integrazione richiede l’uso di pochi componenti esterni per formare un ricevitore di un caricatore wireless completo. Con una scheda applicativa del diametro di 6 mm è possibile alloggiare un intero progetto all’interno di apparecchi acustici o auricolari.

Trasmettitore di potenza wireless risonante ZVS a transistor singolo

Il trasmettitore a transistor singolo, della Figura 4, è un semplice circuito risonante che utilizza l’LTC6990 come oscillatore per gestire il transistor a bassa potenza. Ai fini della modalità ZVS, la frequenza del tank risonante del trasmettitore è pari a 1,29 volte la frequenza dell’oscillatore. In questo modo si ottiene una netta riduzione della perdita di commutazione e un miglioramento dell’efficienza di ricarica wireless. Questo trasmettitore richiede pochi componenti e può essere alloggiato in un contenitore di piccole dimensioni.

Conclusioni

L’LTC4126 è un ricevitore di ricarica wireless molto compatto, altamente integrato e ben protetto, ed è la soluzione ideale per dispositivi indossabili. Si può facilmente creare una soluzione di ricarica wireless completa, abbinando l’LTC4126 (lato dispositivo indossabile) con un trasmettitore a transistor singolo ZVS basato sull’LTC6990 (lato stazione di ricarica). Una soluzione completa basata su questi dispositivi garantisce basse perdite di potenza e costi ridotti.

Figura 5. Modalità ZVS quando fTX_TANK = 1,29 fDRIVE

Si ringrazia per la collaborazione Wenwei Li, Power Products Applications Engineer, Analog Devices. 

 

 

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