Беспроводное электропитание безбатарейного устройства несложно обеспечить, используя современную элементную базу.
Устройство, передающее электрическую мощность на расстояние, состоит из двух элементов: передатчика (Tx ) с катушкой индуктивности и приемника (Rх ) с катушкой индуктивности, как показано на рис. 1. Однако, в отличие от обычного трансформатора, электромагнитная связь этих катушек весьма мала из-за большого воздушного зазора.
Рис. 1. Передача электромагнитной энергии
на расстояние
На сегодняшний день большинство подобных устройств используется в качестве беспроводных зарядных устройств. Они применяются только для подзарядки аккумуляторных батарей автономного устройства и отключаются при достижении требуемой величины напряжения на аккумуляторе. После окончания процесса заряда автономное устройство питается непосредственно от аккумуляторной батареи, как показано на рис. 2.
Рис. 2. Беспроводное зарядное устройство подключено к аккумуляторной батарее через ИМС LTC4123 с током до 25 мА (a), через ИМС LTC4124 с током до 400 мА (б), через стабилизатор LTC4126 (в)
Что делать в том случае, если в устройстве пользователя вообще нет аккумуляторной батареи?
К таким устройствам относятся удаленные сенсоры, которые обеспечивают считывание данных по требованию, а в остальное время находятся в спящем режиме. При этом замена аккумуляторной батареи или ее подзарядка в таком сенсоре затруднительна. В этом случае может быть использован беспроводный источник питания типа LTC3588-1. Эта микросхема предназначена для использования в пьезоэлектрических источниках питания или устройствах питания с применением солнечных батарей. Однако, ее можно успешно применять для питания удаленных сенсоров, в которых аккумуляторные батареи отсутствуют. Схема включения та кого источника питания приведена на рис. 3.
Рис. 3 Схема включения беспроводного источника питания LTC3588-1, формирующего напряжение нагрузки 3.3 В
На передающей стороне этого источника питания находится модулятор ШИМ-сигналов типа LTC6992 с несущей частотой 216 кГц, а резонансная частота LC-цепи составляет 266 кГц. На приемной стороне находится микросхема LTC3588-1, на вход которой подается напряжение с выхода приемного колебательного контура, частота резонанса которого равна 216 кГц.
В составе ИМС имеется выпрямитель и стабилизатор, причем на выходе LTC3588-1 могут быть сформированы следующие уровни напряжения питания: 1.8; 2.5; 3.3 и 3.6 В с током нагрузки до 100 мА. ИМС источника питания LTC3588-1 имеет защиту от перенапряжения на входе и короткого замыкания на выходе.
Таким образом, для удаленных датчиков, не имеющих батарейного питания и обеспечивающих съем данных по требованию, могут быть использованы специализированные ИМС типа LTC3588-1, которые формируют необходимое напряжение питания только по команде на считывание данных.
Лайкнуть
Твитнуть