可穿戴設(shè)備的無線鋰離子充電器解決方案包括集成式降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器

Wenwei Li

LTC4126是帶有1.2 V無電感DC-DC轉(zhuǎn)換器的全功能7.5 mA 無線鋰離子(Li-Ion)電池充電器，設(shè)計(jì)用于助聽器、無線耳機(jī)和其他需要無線充電的空間受限可穿戴產(chǎn)品。LTC4126 可與基于 LTC6990的ZVS 單晶體管發(fā)射器組合使用，獲得完整的無線充電解決方案。

高效無線輸入功率控制器

可穿戴設(shè)備越來越傾向于使用無線電池充電，無需使用電纜或外露連接器，因此改善了用戶體驗(yàn)。LTC4126充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)無線功率控制器，使其能夠從發(fā)射線圈產(chǎn)生的交流磁場無線接收功率（如LTC6990解決方案）。無線功率控制器將接收器端諧振電路的交流電壓整流成VCC引腳的直流電壓。此 直流電壓饋入線性充電器，線性充電器再調(diào)節(jié)對(duì)電池的充電。

如果LTC4126接收的能量超出所需能量，無線功率控制器通過將接收器諧振電路分流接地來調(diào)節(jié)線性充電器的輸入VCC。這樣，線性充電器將高效運(yùn)行，因?yàn)槠漭斎胝帽３衷陔姵仉妷篤BAT之上。接合分流電路時(shí)，諧振電路也會(huì)接收較少的功率，因?yàn)橹C振頻率與發(fā)射器頻率失調(diào)。

圖1. 交流輸入整流和直流軌電壓調(diào)節(jié)。

全功能線性電池充電器

LTC4126中的集成式恒流(CC)/恒壓(CV)線性鋰離子電池充電器可通過一組完整的保護(hù)功能確保充電周期正常運(yùn)行，包括安全計(jì)時(shí)器的自動(dòng)充電和自動(dòng)終止、不良電池檢測和超出溫度范圍充電暫停功能。LTC4126包括可傳遞至系統(tǒng)微控制器的充電器狀態(tài)和電池電壓電平信號(hào)。

無電感低噪聲DC-DC轉(zhuǎn)換器

LTC4126包括一個(gè)整體式無電感充電泵DC-DC轉(zhuǎn)換器，通過電池調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)載輸出。LTC4126的DC-DC轉(zhuǎn)換器可通過其EN引腳開關(guān)，從而允許通過微處理器進(jìn)行控制。EN引腳也可與LTC4126的 PBEN 引腳配合使用，以實(shí)現(xiàn)按鈕控制——無需額外的去抖電路。

充電泵DC-DC轉(zhuǎn)換器具有三種操作模式，具體取決于電池電壓，以提高整體效率。

圖2. 最大理論轉(zhuǎn)換器效率和電池電壓。

微型PCB板的完整應(yīng)用電路

由于LTC4126的高度集成式設(shè)計(jì)，只需幾個(gè)外部組件即可創(chuàng)建完整的無線充電器接收器解決方案。在直徑為6 mm 的應(yīng)用板上，可將整個(gè)設(shè)計(jì)安裝在助聽器或耳塞的內(nèi)部。

圖3.具有集成式DC-DC轉(zhuǎn)換器和充電器狀態(tài)輸出的完整6 mm直徑無線電池充電器接收器。

單晶體管ZVS諧振無線功率發(fā)射器

圖4. 具有單晶體管ZVS發(fā)射器和LTC4126接收器的完整無線充電解決方案。

圖4中所示的單晶體管發(fā)射器是使用LTC6990作為振蕩器來驅(qū)動(dòng)低功率晶體管的簡單諧振電路。為實(shí)現(xiàn)ZVS操作，發(fā)射器諧振回路頻率設(shè)置為振蕩頻率的1.29倍。通過這種方式，大幅減少了開關(guān)損耗，并提高了整體無線充電效率。此發(fā)射器只需幾個(gè)組件，并可安裝在小型外殼中。

圖5. ZfTX_TANK = 1.29 × fDRIVE時(shí)的ZVS操作。

結(jié)論

LTC4126是受到良好保護(hù)、高度集成、極其緊湊的無線充電器接收器解決方案，是可穿戴設(shè)備的理想選擇。將LTC4126（可穿戴設(shè)備端）與基于LTC6990（充電站端）的ZVS單晶體管發(fā)射器組合在一起，可輕松實(shí)現(xiàn)完整的無線充電解決方案?；谶@些設(shè)備的完整解決方案具有低功耗和低成本。

審核編輯：郭婷