Linear Technology Drahtloses Laden von NiMH-Akkus

Der LTC4123: Ein drahtloser Kleinleistungs-NiMH-Akkulader für beispielsweise Hörgeräte Bild: Linear Technology

Der LTC4123 von Linear Technology ist ein komplettes System für das drahtlose Laden von sehr platzbeschränkten Systemen mit NiMH-Akkus (Nickel-Metallhybrid) wie beispielsweise Hörgeräte, Smart-Cards oder kleinere Fitness-Geräte.

Der LTC4123 von Linear Technology eignet sich außerdem zum drahtlosen Laden von Batterien, die in bewegten oder rotierenden Systemen sitzen.

Das LTC4123 umfasst einen drahtlosen 30-mW-Empfänger und einen linearen Konstantstrom/Konstantspannungs-Lader für NiMH-Akkus wie beispielsweise Hörgeräte-Akkus der Serie »Varta Power One ACCU Plus«. Über einen externen Widerstand kann der Ladestrom auf bis zu 25 mA eingestellt werden. Mit dem LTC4123 können vollständig gekapselte Produkte drahtlos geladen werden - Ladestecker werden somit überflüssig, was besonders in platzbeschränkten Anwendungen von Vorteil ist. Damit entfällt aber auch die Notwendig, dass Primärbatterien beispielsweise in Hörgeräten ständig ersetzt werden müssen.

Der LTC4123 ist mit diversen Schutzfunktionen versehen. So verhindert er beispielsweise das Laden von Zn-Luft-Batterien sowie von Batterien, die falsch gepolt eingesetzt wurden. Sobald der Baustein einen dieser Fehler erkennt, wird der Ladevorgang sofort beendet. Nachdem der LTC4123 Zn-Luft-Batterien erkennt, und dann den Ladevorgang abschaltet, ist es möglich, dass mit derselben Schaltung beide Batterietypen, sprich aufladbare NiMH-Akkus sowie primäre Zn-Luft-Batterien, das im Hörgerät sitzende ASIC mit Spannung versorgen können, ohne dass eine zusätzliche Spannungswandlung notwendig wäre. Im Gegensatz dazu ist beispielsweise bei einer 3,7-V-Li-Ionen-Batterie zusätzlich zum LTC4123 noch ein Abwärtswandler für die Versorgung des ASICs notwendig. Auch wenn es zu heiß oder zu kalt ist, unterbricht der LTC4123 den Ladevorgang. Darüber hinaus kann dank des integrierten Timers der Ladevorgang auch zeitlich begrenzt werden.

Zum Laden von NiMH-Akkus wird ein Konstantstrom/Konstantspannungs-Lade-Algorithmus mit einem programmierbaren Ladestrom verwendet. So wird am Anfang des Ladevorgangs im Konstantstrommodus geladen, sobald die endgültige Ladespannung erreicht wird, geht der LTC4123 in den Konstantspannungsmodus über. Die endgültige Ladespannung ist temperaturkompensiert, um den Akku zu schonen und einen optimalen Ladezustand zu erreichen sowie ein Überladen der Batterie zu verhindern. Gerade der letzte Punkt ist für NiMH-Batterien entscheidend, denn schon ein geringes Überladen zerstört diese Batterietypen. Zwischen -5 und +70 °C garantiert Linear für den LTC4123 eine Genauigkeit des Ladestroms von ±15 mV, das entspricht einer Genauigkeit von ±0,5 Prozent pro 1,5-V-Ladespannung für die Einzelzelle.

Ist ein externer LC-Schwingkreis an den LTC4123 angeschlossen, kann der Baustein drahtlos über ein oszillierendes Magnetfeld, das von einer Übertragungsspule generiert wird, versorgt werden. Das integrierte Power-Management wandelt den eingekoppelten Wechselstrom in Gleichstrom um, mit dem der Akku geladen wird. Der LTC4123 kann aber auch an eine Energiequelle mit einer Spannung zwischen 2,2 und 5 V angeschlossen werden.

Der LTC4123 sitzt in einem 0,75 mm flachen, 2 x 2 mm großen DFN-Gehäuse mit einer rückseitigen Metallisierung für eine verbesserte Wärmeableitung. Das IC ist für einen Betriebstemperaturbereich von -20 bis +85 °C (Temperaturklasse E) spezifiziert. Da für ein vollständiges Ladesystem sind nur noch wenige zusätzliche externe Komponenten notwendig sind, eignet sich der LTC4123 besonders für Hörgeräte oder andere portable Low-Power-Geräte, bei denen Platz Mangelware ist.

 

LTC4123

Leistungsmerkmale

  • Vollständiger drahtloser Kleinleistungs-NiMH-Lader.
  • Niedrige Mindestbetriebsspannung: 2,2 V.
  • Linearer Einzelzellen-NiMH-Lader, Ladespannung 1,5 V, max.    Ladestrom 25 mA.
  • Temperaturkompensierte Ladespannung.
  • Integrierter Gleichrichter mit Überspannungsbegrenzung.
  • Erkennung von Zink-Luft-Batterien.
  • Akku-Verpolungsschutz
  • Thermisch optimiertes, 6-poliges, 2mm × 2mm großes DFN-Gehäuse.