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Dicht dank drahtloser Ladetechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Kompaktes Chip-Duo übernimmt Energieübertragung
In seinem Produkt kombiniert Renesas seine Expertise im Bereich drahtloser Ladesysteme mit seinen bewährten Mikrocontrollern (MCUs). Das Ergebnis: Alle wichtigen Systemkomponenten benötigen weniger Platz, was die Implementierung in das Design kleiner Produkte vereinfacht.
Das Power-Receiver-IC enthält eine Synchron-Gleichrichterschaltung. Sie wandelt den Wechselstrom aus der Antennenspule des Power-Receivers in Gleichstrom um. Weiter ist eine Ladekontrollschaltung für die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie integriert. Ein 12-bit-A/D-Wandler überwacht Batteriespannung und Ladestrom. Diese Daten werden zur Einhaltung des optimalen Ladeniveaus während des Ladevorgangs an den Power-Transmitter übertragen. Schutzfunktionen für die Sekundärbatterie und ein DC/DC-Regler sind ebenfalls auf dem Chip integriert.
Low-Power Anwendungen wie Wearables und Hörgeräte nutzen in der Regel kompakte Batterien mit geringer Kapazität. Der Wirkungsgrad der integrierten Elektronik spielt daher eine besonders große Rolle. Der DC/DC-Wandler erzielt eine hohe Effizienz von 85 Prozent, wenn das System bei einer niedrigen Last von ca. 1 mA arbeitet, was die Batterie-Lebensdauer verlängert.
Kontaktlose Leistungsübertragungen nutzen in der Regel einen Wechselstrom mit einer Frequenz von 125 kHz zur Ansteuerung der Antennenspule des Power-Transmitters. Diese regt die Antennenspule des Power Receivers an und erzeugt dort einen Wechselstrom. Das von Renesas neu entwickelte Power-Transmitter-IC treibt eine Brückenschaltung und steuert den Wechselstrom, um die vom Power-Receiver benötigte Übertragungsleistung bereitzustellen.
Das Power-Transmitter-IC enthält eine Überstrom-Schutzfunktion für die Brückenschaltung sowie einen externen Übertemperaturschutz. Systemhersteller können die Lösung an ihre Anforderungen anpassen, indem sie über eine I2C-Schnittstelle die Leseregister programmieren und so bestimmte Parameter mit externen EEPROM-Daten modifizieren. Darüber hinaus lässt sich die Lösung mit dem Anschluss einer externen MCU weiter kundenspezifisch anpassen.
So erfüllt das ab November 2016 als Muster erhältliche Power-Duo drei wichtige Eigenschaften:
- Aufbau kompakterer Geräte dank der Integration aller für den drahtlosen Ladevorgang erforderlichen Funktionen in ein nur 3,22 mm × 2,77 mm großes Gehäuse.
- Lange Batterielaufzeiten dank des integrierten DC/DC-Wandlers mit einem Wirkungsgrad von 85 Prozent.
- Integration aller für eine drahtlose Leistungsübertragung erforderlichen Schaltungen sowie Unterstützung für eine 5-V-Batterie-Versorgungsspannung für Mobilgeräte.
Renesas empfiehlt Systemherstellern den Power-MOSFET μPA2690T1R zum Konfigurieren der Brückenschaltung. Im gemeinsamen Betrieb mit dem RAA458100 haben Systemhersteller die Wahl zwischen Halbbrücken- und Vollbrücken-Schaltungskonfigurationen zum Anpassen des Leistungsniveaus für den Power-Transmitter.
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