移動(dòng)設(shè)備的電源信號鏈

今天的電子產(chǎn)品正在從有線連接過渡到無線連接。這一趨勢從手機(jī)和平板電腦等低壓設(shè)備開始，發(fā)展到個(gè)人電腦和電動(dòng)工具等高壓設(shè)備。隨著更高電壓和功率的應(yīng)用，這一趨勢繼續(xù)增長。電池技術(shù)和感應(yīng)式電力傳輸（無線電力）的進(jìn)步也在推動(dòng)這一變化。電池的進(jìn)步使產(chǎn)品能夠以傳統(tǒng)鉛酸電池的一小部分重量保持更大的容量。

移動(dòng)應(yīng)用程序在設(shè)備空閑時(shí)對電池充電很容易受到機(jī)械疲勞的影響。無線電力技術(shù)在效率和傳輸?shù)碾娏糠矫嫒〉昧孙@著進(jìn)步，允許發(fā)射設(shè)備為移動(dòng)設(shè)備的電池充電，同時(shí)也為移動(dòng)設(shè)備供電。

圖 1 – 便攜式設(shè)備無線充電框圖：

這個(gè)成功的組合（圖 1）說明了 6V 至 16V 系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備未與無線發(fā)射器對接時(shí)，系統(tǒng)由電池供電。RAJ240045是一款具有微控制器和電池前端功能的設(shè)備。RAJ240045 是系統(tǒng)的大腦，支持 3 到 4 節(jié)鋰離子電池。

作為一個(gè)功能塊，RAJ240045 被編程以監(jiān)控電池組的每個(gè)電池，測試電池電壓、電池組電流和極端溫度。如果滿足任何極端條件，該設(shè)備將控制將電池連接到系統(tǒng)的功率 FET，確保電池和系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。該設(shè)備具有非常精確的電流測量（18 位）和檢測脈沖放電電流的功能，從而使設(shè)備提高了電池組電流的采樣率。這些功能可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的電量計(jì)量。MCU 通過 I2C 通信、ADC 測量和 GPIO 控制和監(jiān)視信號鏈的其余部分。

雙向降壓升壓控制器連接到 RAJ240045。當(dāng)系統(tǒng)連接到無線接收器 （W_RX） 時(shí)，電流從 W_RX 流向電池。電池通過 RAJ240045 調(diào)節(jié)電壓并將電流鉗制到電池輸入。MCU 監(jiān)控輸入和輸出電流，作為系統(tǒng)和冗余安全檢查。ISL81401 具有電流、電壓和溫度的安全比較。電源良好引腳可用作快速狀態(tài)報(bào)告的中斷。

ISL81401是一款雙向降壓升壓穩(wěn)壓器。當(dāng)無線發(fā)射器 （W_TX） 未連接到系統(tǒng)時(shí)，電池為系統(tǒng)供電。電流從電池流向系統(tǒng)。調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)位于無線充電輸出和 ISL81401 的輸入之間。功能塊的其他部分考慮因素是ISL9238和ISL9241。這些部件具有數(shù)字編碼的充電器算法，用于簡化信號鏈。

降壓升壓控制器連接到無線接收器 （ P221-R ） 和系統(tǒng)。P9221-R 與P9242-R（無線發(fā)射器）配對，可向移動(dòng)設(shè)備提供高達(dá) 15W 的功率，隔離電源效率為 87%。P9221-R 通過 I2C 和中斷引腳連接到 RAJ240045 （MCU）。MCU 用于啟用和終止與發(fā)送器的通信。MCU 還監(jiān)控輸出電壓、負(fù)載電流和溫度，以確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。接收器輸出電壓通過電阻編程為 9V 或 12V。這些電壓適用于 3 至 4 節(jié)電池系統(tǒng)。

無線芯片組具有異物檢測 （FOD） 功能，可檢測金屬物體或任何改變傳輸?shù)浇邮掌鞯拇艌龅脑O(shè)備。周期性地，接收器和發(fā)射器通信以確定發(fā)射與接收的功率量。通過調(diào)制發(fā)射電流和電壓以感應(yīng)方式進(jìn)行通信。如果出現(xiàn)無法解釋的斷電，則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志。芯片組具有對齊寄存器，指示接收設(shè)備在 x 或 y 方向上偏離發(fā)射器真實(shí)中心的量。該芯片組通過WPC1.2 3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)和 P9221-R 的輸出之間需要一個(gè) p 溝道 FET，以防止在禁用接收器或未連接發(fā)送器 （P9242-R） 時(shí)出現(xiàn)異常操作。PMOS 由 RAJ240045 控制。

該解決方案用于通過電力傳輸或電池為系統(tǒng)供電。該系統(tǒng)假定所有組件在物理上彼此相鄰。其他系統(tǒng)是由位于電池和充電器上的電子設(shè)備構(gòu)成的。兩種解決方案都取決于最終應(yīng)用。

通過這種新方法，瑞薩電子使合作伙伴和設(shè)計(jì)師能夠加速他們的設(shè)計(jì)并通過我們的互補(bǔ)產(chǎn)品組合提供全面的解決方案。

審核編輯：郭婷