Induktives Laden Drahtloser 5-Watt-AutoResonant-Energieübertrager

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Anbieter zum Thema

(Bild: Linear Technology)

Der drahtlose Energieübertrager LTC4125 von Linear Technology ergänzt das Angebot an Energieempfänger-ICs für drahtlose Akkulader. Es handelt sich um einen einfachen, hochleistungsfähigen, monolithischen Vollbrücken-Resonanztreiber, der eine Leistung von bis zu 5 W drahtlos zu einem passenden Empfänger überträgt. Der Baustein fungiert als Sender in einem drahtlosen Energieübertragungssystem, das aus einer Senderschaltung, einer Senderspule, einer Empfängerspule und einer Empfängerschaltung besteht.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Sender dieser Art bietet der LTC4125 drei wesentliche Vorteile:

  • Eine AutoResonant-Funktion, die die verfügbare Empfangsleistung maximiert,
  • einen Optimum-Power-Search-Algorithmus, der den Gesamtwirkungsgrad des Energieübertragungssystems maximiert, sowie
  • eine Fremdgegenstand-Erkennungsfunktion (FOD, Foreign Object Detection), die auch in Anwesenheit elektrisch leitender Fremdgegenstände einen sicheren und zuverlässigen Betrieb gewährleistet.

Der LTC4125 stimmt seine Übertragungsfrequenz automatisch auf die Resonanzfrequenz des LC-Netzwerks ab. Diese „AutoResonant“ genannte Technologie ermöglicht es, über lose gekoppelte Spulen die maximale Leistung von einer Niederspannungsquelle (3 bis 5,5 V) zu einem abgestimmten Empfänger wie dem Drahtlosempfänger/Akkulader-IC LTC4120 zu übertragen. Als drahtlose Energieempfänger eignen sich auch der Shunt-Akkulader LTC4071 oder der Multi-Chemistry-Akkulader LT3652HV. Zur Optimierung des Systemwirkungsgrads überprüft der LTC4125 in regelmäßigen Abständen den Leistungsbedarf des Empfängers und passt seine Übertragungsleistung automatisch an.

Im Fehlerfall oder wenn ein Fremdgegenstand erkannt wird, unterbricht der LTC4125 automatisch die Energiezufuhr.

Die Funktionen zur Übertragungsleistungsoptimierung und Fremdgegenstand-Erkennung erfordern keine direkte Kommunikation zwischen den Sender- und Empfängerschaltungen; das vereinfacht das Systemdesign. Weil keine digitale Kommunikation erforderlich ist, funktioniert die Energieübertragung auch bei kleinen Koppelfaktoren zwischen Sender- und Empfängerspule. Außerdem erübrigen sich dadurch eine komplizierte Signalverarbeitungshardware und eine Software zur Ausführung eines Kommunikationsprotokolls.

Der LTC4125 bietet eine programmierbare Strombegrenzung und besitzt einen Eingang für einen NTC-Widerstand, der die Implementierung zusätzlicher Fremdgegenstand- und Überlastungsschutzfunktionen ermöglicht. Typische Anwendungen sind Handheld-Messgeräte, industrielle/militärische Sensoren und ähnliche Produkte, die unter rauen Einsatzbedingungen betrieben werden, außerdem tragbare medizinische Geräte und elektrisch isolierte Geräte. LTC4125-basierte Systeme sind robuste, autonome Lösungen mit einer großen Übertragungsreichweite von bis zu 10 mm, die auch dann noch funktionieren, wenn die Spulen nicht exakt aufeinander ausgerichtet sind und dadurch eine suboptimale Kopplung aufweisen.

Der LTC4125 hat ein 0,75 mm flaches, 20-poliges QFN-Gehäuse mit den Maßen 4 mm x 5 mm mit rückseitiger Kühlfahne für optimale Wärmeabfuhr. Das Bauteil ist für den Betriebstemperaturbereich von –40 bis 125 °C spezifiziert und sowohl in einer „E“- als auch einer „I“-Version verfügbar.

Die wichtigsten Leistungsmerkmale: LTC4125

  • Drahtloser, monolithischer 5-W-Energieübertrager,
  • AutoResonant-Technologie – automatische Abstimmung der Übertragungsfrequenz auf die Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises,
  • automatische Anpassung der Sendeleistung an die Empfängerlast,
  • Eingangsspannungsbereich: 3 bis 5,5 V,
  • integrierte 100 mΩ Vollbrückenschalter,
  • Fremdgegenstand-Erkennung,
  • Programmierbare Begrenzung und Überwachung des mittleren Eingangsstroms,
  • NTC-Eingang für Leistungssteuerung in Abhängigkeit von der System/Bauteil-Temperatur,
  • weiter Schaltfrequenzbereich: 50 bis 250 kHz,
  • thermisch optimiertes, 4 mm × 5 mm großes QFN-20­Gehäuse.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:43777129)