无线电池充电演示套件DC2554A-A-KIT/DC2554A-B-KIT深度解析

在电子设备不断发展的今天，无线充电技术凭借其便捷性和创新性，成为了电子工程师们关注的焦点。DC2554A-A-KIT/DC2554A-B-KIT无线电池充电演示套件，为我们提供了一个深入了解无线充电技术的绝佳平台。下面，我们就来详细剖析这个套件。

文件下载：DC2554A-A-KIT.pdf

套件概述

DC2554A-KIT由DC2556A发射器（采用LTC®4125）和DC2555A-A/DC2555A-B接收器（采用LT3652HV）组成。DC2555A-A/DC2555A-B接收器能够在发射线圈和接收线圈之间3.0mm至12.0mm的气隙下，以高达650mA的电流为单节锂离子电池充电。DC2556A发射器通过LTC4125支持最佳功率搜索和异物检测功能。该电路板的设计文件也可供使用。

套件内容

KIT NUMBER	TX BOARD	TX PART NUMBER	RX BOARD	RX PART NUMBER	RX OPTION
DC2554A-A-KIT	DC2556A	LTC4125	DC2555A-A	LT3652HV	Fixed 4.2V Float Voltage
DC2554A-B-KIT	DC2556A	LTC4125	DC2555A-B	LT3652HV	Fixed 3.6V Float Voltage

套件包含1块DC2556A（LTC4125）发射器演示板、1块DC2555A-A/DC2555A-B（LT3652HV）接收器演示板，还配备了不同长度的尼龙支柱，方便调整气隙。

性能参数

SYMBOL	PARAMETER	MIN	TYP	MAX	UNITS
V IN	DC2556A Voltage Input	4.5	5.5	-	V
I IN	DC2556A V IN Current	-	2.5	-	A
V BAT	DC2555A-A Battery Charge Voltage	4.12	4.2	4.28	V
V BAT	DC2555A-B Battery Charge Voltage	3.53	3.6	3.67	V
I BAT	DC2555A-A/ DC2555A-B Charge Current	-	650	-	mA
AIR-GAP	Separation Between L TX and L RX	3.0	5.25	12	mm

快速启动步骤

设备安装

将DC2555A板放置在DC2556A板上，对齐安装支柱，确保发射线圈直接位于接收线圈上方，且中心对齐。套件配备了额外的支柱，可将气隙从5.25mm调整到11.65mm。

连接电池模拟器

在DC2555A的BAT和GND端子之间并联一个电压源PS1和一个3Ω电阻RBAT1，组成电池模拟器。普通电源通常不能吸收电流，通过在电源输入两端添加一个电阻，使其吸取的电流大于最大电池充电电流，这样即使电池充电电流达到最大值，电源也只会提供电流。

电流测量设置

如果使用电流表测量充电电流，需选择EXTS跳线进行外部感应，并将一对电缆从VSNS和GND端子连接到PS1作为开尔文感应连接；若不需要电流表，可选择INTS，无需开尔文感应连接。

连接电源

在DC2556A的VIN和GND端子之间连接电源PS2，DC2556A也可通过Micro - USB电缆连接到2.5A、5V的电源。

启动电源

将DC2555A - A的PS1设置为3.7V（DC2555A - B设置为3.2V），PS2设置为5V，同时启用两个电源。DC2556A会开始扫描LTx电流，寻找接收器。当找到有效接收器时，LED扫描将停止，直到下一个搜索周期，同时DC2556A的绿色状态LED会亮起。输入电流监测LED串将显示相对于2.5A电流限制的输入电流百分比。

检查充电状态

DC2555A的绿色LED串应亮起，表明功率已输送到负载。如果所有绿色LED都亮起，说明DC2555A上的LT3652HV正在输送全编程电池充电电流，即650mA。

搜索周期

DC2556A上的LTC4125会为接收器保持约5秒所需的发射功率，然后进入另一个搜索周期，检查接收器侧的功率需求。

异物检测测试

当系统正常运行时，在发射线圈和接收线圈之间滑动一块空白PCB或硬币，发射电流应立即降至0A。

测试结束

测试完成后，同时关闭PS1和PS2。

工作原理

DC2556A无线功率发射器板（LTC4125）

LTC4125实现了由发射线圈LTX和发射电容器CTX组成的串联谐振发射槽的自动谐振驱动。自动谐振驱动器使用过零检测器来确定槽的谐振频率。SW1和SW2引脚各有一个半桥驱动器，在电流过零时，哪个SWX引脚的电流为正，就将其设置为VIN，占空比由相应的PTHx引脚决定。LTC4125通过一个5位DAC扫描占空比，该DAC设置PTHX电压，从而确定占空比。每个DAC步骤的持续时间可通过CTS引脚编程，在本演示中设置为18ms。FB引脚由发射线圈LTX和发射电容器CTX的节点驱动，该节点的电压与发射器谐振槽中的循环电流成正比。LTC4125监测FB引脚，当找到有效的退出条件时，停止增加PTHX电压，并在剩余的扫描周期内保持该电压。扫描周期定时器可通过CTD引脚编程，在本演示中约为5秒。如果接收器从发射器移除，谐振槽电流将显著上升，FB引脚会捕获谐振电流的上升并终止两个半桥驱动器，使发射功率降至待机模式。如果在发射线圈和接收线圈之间插入金属异物，谐振频率将显著增加，LTC4125会捕获谐振频率的上升并将发射功率降至待机模式。在待机模式下，LTC4125每5秒寻找一次有效接收器，若找到则恢复功率传输。此外，LTC4125使用NTC电阻监测LTX的温度，若温度高于约42°C，将关闭发射功率。

DC2555A - A/DC2555A - B无线功率接收器板（LT3652HV）

DC2555A - A/DC2555A - B演示板实现了一个串联谐振LC电路。谐振电路上的交流波形被整流并施加到LT3652HV电池充电器的VIN引脚。LT3652HV的输入调节电压设置为≈16.5V。当VIN超过输入调节电压时，LT3652HV会尝试为其BAT引脚连接的电池充电。当DC2556A发射器提供足够的功率使LT3652HV达到目标充电电流时，DC2555A会暂时允许VIN电压达到33V，这将触发LTC4125搜索算法的退出条件，表明找到有效负载。当LT3652HV在充电周期结束时需要的电流减少时，LTC4125的退出条件会比满载条件更早触发，DC2556A发射器输送的功率也会相应减少。这种搜索算法有助于提高无线充电器解决方案在各种负载和耦合条件下的整体效率。LT3652HV是一款全功能的CC/CV（恒流/恒压）降压电池充电器，具有低电池涓流充电功能。SENSE和BAT引脚之间的外部感测电阻用作电流反馈输入，以在CC模式下调节输出电流；BAT引脚电压通过与VFB引脚连接的分压器进行监测，用作电压反馈输入，以在CV模式下调节输出电压。LT3652HV提供C/10充电终止或安全定时器终止方案，可通过DC2555A板上的跳线选择。当电池通过高电阻电缆连接到充电器时（电池需远离充电器放置），可通过跳线选择外部开尔文感应。

元件清单

套件包含了丰富的元件，包括各种电容、电阻、二极管、电感、晶体管、集成电路等，详细的元件清单在文档中有明确列出，这里就不一一赘述了。工程师们在进行设计和调试时，可以根据清单准确地找到所需元件。

总结

DC2554A - A - KIT/DC2554A - B - KIT为电子工程师提供了一个全面探索LTC4125无线功率发射器和LT3652HV电池充电器的平台。通过这个套件，我们可以深入了解无线充电技术的工作原理，掌握如何识别有效负载和异物检测的方法。同时，在使用该套件时，我们也需要注意ESD防护和遵守相关的法律条款。大家在实际应用中，不妨思考一下如何进一步优化这个套件的性能，以满足不同的应用场景需求呢？