Stromkreisschutz
Zuverlässig kabellos laden
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
USB-Anschluss und Ladekabel schützen
Mithilfe von USB-C lassen sich Mobilgeräte mit bis zu 100 W laden. Die im Vergleich zu früheren USB-Standards deutlich höhere Leistung wird über einen USB-C-Stecker auf die Geräte übertragen. Bei diesem Stecker sind die Kontakte gerade einmal 0,5 mm voneinander entfernt, also nur ein Fünftel wie bei USB-Typ-A-Steckern. Mit mehr Leistung auf kleinerem Raum steigt das Risiko, dass Staub und Schmutz die Steckerkontakte kurzschließen und es zu hohen Temperaturen kommt.
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Daher sollten Entwickler einen digitalen Temperaturindikator, etwa den PolySwitch setP von Littelfuse, verwenden, um zu hohe Temperaturen zu erkennen und den Schaltkreis zu schützen. Dieses Bauelement kommt in der CC-Leitung (Configuration Channel) des USB-C-Steckverbinders zum Einsatz und erhöht seinen Widerstand bei einer Temperatur von etwa +100 °C schlagartig (Bild 5).
Dieser Temperaturindikator ist konform mit dem entsprechenden Standard zur Überwachung der Temperatur von USB-C-Steckern. Details zur Schaltungskonfiguration für dieses Schutzschema gibt es in der USB-C-Kabel- und -Steckerspezifikation.
Ladepad schützen
Der Power-Eingang des Ladepads ist entweder ein proprietärer Gleichstromeingang oder ein USB-Anschluss (Bild 6).
Elektronikentwickler sollten den Eingangskreis sowohl vor Überlastungen als auch vor Transienten schützen, wofür sich schnelle Sicherungen eignen. Kleine SMD-Sicherungen mit der richtigen DC-Nennspannung sind dafür optimal. Für den Schutz vor Transienten stehen oberflächenmontierbare TVS-Dioden zur Verfügung, die einen ESD-Schutz von ±30 kV und eine transiente Spitzenleistungen von bis zu 1500 W aufnehmen können. Niedrige Klemmspannungen, wie sie bei den meisten TVS-Dioden üblich sind, tragen dazu bei, dass nachgeschaltete Komponenten in einem solchen Falle nicht belastet werden. Mit einer TVS-Diode und einer schnellen Sicherung können Entwickler ihr drahtloses Ladepad vollständig vor Überlastungen und Transienten schützen.
Kommt für den Eingangskreis des Ladepads ein USB-Anschluss zum Einsatz, lassen sich die thermische Erkennung und der Schutz vor transienten Spannungen durch den setP-Temperaturindikator und ein TVS-Dioden-Array gewährleisten.
Internationale Normen einhalten
Elektronikentwickler müssen die Normen berücksichtigen, die ihr kabelloses Ladegerät einhalten muss. Die Normen definieren Mindestanforderungen für die Sicherheit und enthalten Testanweisungen, wie elektrostatische Entladung (ESD), schnelle Transienten oder die Stoßfestigkeit zu bewerten sind.
Drahtlose Ladegeräte mit USB-Anschluss müssen die Interoperabilität gemäß dem USB-Standard sicherstellen. Auch mit dem Qi-Protokoll für drahtloses Laden sollten Entwickler vertraut sein In der Tabelle sind die Standards aufgeführt, die man kennen sollten. Ansonsten drohen Verzögerungen bei der Produkteinführung bis hin zur aufwendigen und teuren Neuentwicklung.
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