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WIRELESS POWER TRANSFER
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- ELETTRONICA OGGI 467 - GENNAIO/FEBBRAIO 2018
lunga. A differenza di altre tecnologie per il trasferimento
di potenza wireless, la tecnologia DHC consente una ge-
stione intrinseca del livello di potenza attraverso il campo
di potenza induttivo, eliminando la necessità di un canale
di comunicazione separato per convalidare i ricevitori o
per gestire variazioni nella richiesta del carico durante il
ciclo di carica della batteria.
Carica della batteria tramite potenza wireless
Eseguendo la carica wireless con l’LTC4120 si rendono
possibili o si migliorano diverse applicazioni. Per esem-
pio, è possibile fare a meno di costosi connettori che in
ambienti industriali avversi diventano uno dei compo-
nenti più propensi a guastarsi. Due buoni esempi sono
gli stabilimenti chimici e le raffinerie di petrolio. Analoga-
mente, la carica wireless consente di ottenere involucri
completamente sigillati per applicazioni che richiedono
sterilizzazione, come sistemi robotici rotativi e per la ge-
nerazione di immagini mediche. È ovvio
che eliminando i cavi risulta possibile
collocare batterie ricaricabili in apparec-
chiature mobili o rotanti di questo tipo.
Un altro esempio: applicazioni che sem-
plicemente sono troppo piccole per l’uso
di un connettore convenzionale. Come
viene quindi trasferita l’energia elettrica
all’LTC4120 affinché il dispositivo possa
caricare una batteria? Sono necessari un
circuito trasmettitore wireless e bobine. A
tal fine, Linear Technology ha progettato
e sviluppato LTC4125 – un trasmettitore
di potenza wireless che completa i circuiti
integrati del ricevitore wireless nel peri-
metro della soluzione di carica wireless. Il circuito inte-
grato LTC4125 è un semplice driver risonante con ponte
a onda intera dalle prestazioni elevate, in grado di erogare
fino a 5W di potenza in modalità wireless a un ricevitore
appropriatamente sintonizzato. È il componente che funge
da circuito di trasmissione in un sistema completo di tra-
sferimento di potenza wireless consistente di circuito di
trasmissione, bobina di trasmissione, bobina di ricezione
e circuito di ricezione. Funzionando anche da regolatore
di potenza, LTC4125 presenta una funzionalità superiore
rispetto a un trasmettitore di potenza wireless base of-
frendo tre caratteristiche fondamentali: una funzione di
autorisonanza che massimizza la potenza disponibile al
ricevitore, un algoritmo di ricerca ottimale della potenza
che massimizza l’efficienza complessiva del sistema di
trasferimento di potenza wireless e una funzione di rileva-
mento di oggetti estranei per garantire un funzionamento
sicuro e affidabile quando opera in presenza di oggetti
estranei conduttivi. La funzione di autorisonanza fa sì che
LTC4125 regoli automaticamente la sua frequenza di pilo-
taggio per farla corrispondere alla frequenza di risonan-
za della rete LC, rendendo possibile il trasferimento della
massima potenza da un alimentatore d’ingresso a bassa
tensione (da 3V a 5,5V) a un ricevitore sintonizzato come
il caricabatteria e ricevitore wireless LTC4120 di Linear.
I ricevitori di potenza wireless possono anche essere
progettati con il caricabatteria in derivazione LTC4071
oppure con il caricabatteria per batterie a composizio-
ne chimica multipla LT3652HV. Per ottimizzare l’efficien-
za del sistema, l’LTC4125 esegue una ricerca periodica
della potenza trasmessa e la regola in base ai requisiti
di carico del ricevitore. Il dispositivo cessa di erogare la
potenza in caso di guasto o di rilevamento di un oggetto
estraneo. La Figura 2 illustra come si possano utilizzare
l’LTC4120 e l’LTC415 per realizzare una soluzione com-
pleta di trasferimento di potenza wireless e carica della
batteria. Il circuito integrato LTC4125 in-
clude anche una funzione programmabile
di limitazione della corrente massima e
un ingresso NTC come misure aggiuntive
di protezione dagli oggetti estranei e dai
sovraccarichi. Molteplici le applicazioni:
strumenti palmari, sensori industriali o
militari e dispositivi simili in ambienti dif-
ficili, dispositivi medici portatili e disposi-
tivi isolati elettricamente. I sistemi basati
sull’LTC4125 offrono soluzioni autonome
e affidabili adatte per notevoli distanze di
trasmissione – fino a 15 mm – e che tol-
lerano un accoppiamento delle bobine
scadente a causa di un disallineamento.
Negli ultimi anni il settore dell’IoT è cresciuto in modo
esponenziale e include un’ampia gamma di prodotti per
applicazioni medicali, militari e industriali. Continua a rit-
mo sostenuto la diffusione di una nuova ondata di prodotti
che include dispositivi medici dotati di numerosi sensori
e sensori industriali pensati per il monitoraggio ambien-
tale al fine di una maggiore sicurezza. Analogamente, la
proliferazione di sistemi EH in reti di sensori wireless im-
piegate in applicazioni volte a ridurre il consumo energe-
tico degli edifici e per il monitoraggio della funzionalità di
ponti e macchine è uno dei principali fattori trainanti dello
sviluppo di soluzioni per la conversione di bassa potenza.
Quindi, se l’alimentazione di dispositivi a bassa corrente
in ambienti difficili utilizzando il trasferimento di potenza
wireless potrebbe sembrare un compito molto complesso,
Linear Technology offre una soluzione immediatamente
disponibile e di facile uso che permette di conseguire
questo obiettivo.
La durata effettiva
delle batterie
dipende in gran
parte sia dal livello
di potenza erogata
sia dalla frequenza
di erogazione