Bezprzewodowa ładowarka akumulatorów Li-Po

Ładowarka składa się z dwóch bloków – nadajnika sygnału oraz odbiornika zintegrowanego z ładowarką akumulatora Li-Po/1S. Schemat nadajnika pokazano na rysunku 1, a odbiornika na rysunku 2. Nadajnik jest zasilany z typowego zasilacza 5V/1 A z wtykiem micro-USB. Dioda LD1 sygnalizuje obecność zasilania. Generator zasilający cewkę nadawczą LTXC, pracuje w układzie multiwibratora astabilnego, jako klucze zastosowano tranzystory Q1 i Q2 o niskiej rezystancji kanału. Obciążeniem multiwibratora jest obwód rezonansowy złożony z pojemności C4…C6 współpracujący z typową cewką przeznaczoną do ładowarek bezprzewodowych TDK WT505090-10K2-A11-G, dołączoną do zacisków LTXC. Częstotliwość oscylatora ustalono na 130 kHz.

Odbiornik jest zasilany energią pozyskaną z obwodu rezonansowego LRXC/C1+C2, sprzężonego magnetycznie z cewką nadajnika. Diody Schottky'ego D1, D2 prostują sygnał w.cz. Dioda DZ1 ogranicza przepięcia przy zmianie obciążenia odbiornika.

Układ U1 typu LTC4120 zawiera impulsową ładowarkę akumulatorów Li-Po z obwodami zabezpieczeń podnapięciowych, ładowaniem wstępnym, timerem ładowania i trybem automatycznego wznowienia ładowania przy spadku napięcia akumulatora o 2,2%. Zastosowana wersja LTC4120S-4.2 ma ustalone napięcie wyjściowe 4,2 V dla akumulatora 1S (RFB1=0R, RFB2=NC. Prąd ładowarki jest ustalany rezystorem Rprog
=R1 zgodnie ze wzorem Ic=1212/R1. Prąd ładowania nie może przekraczać 400 mA. Tranzystor Q1 zabezpiecza akumulator przed rozładowaniem przy braku zasilania bezprzewodowego. Układ obsługuje zabezpieczenie termiczne dla akumulatora w postaci termistora NTC 10 kV/3490, który w zależności od typu baterii może być z nią zintegrowany i dołączony do wyprowadzenia 1 złącza „LiPo” lub pominięty (zwora w miejsce NTC, zabezpieczenie wyłączone). W wypadku zastosowania termistora bateria jest ładowana w przedziale temperatury 0…40°C.

Dla zapewnienia maksymalnej sprawności ładowania LTC4120S ma układ regulacji DHC optymalizujący w zależności od wyprostowanego napięcia w.cz. obciążenie obwodu rezonansowego (kondensatory C3,4). Akumulator przyłącza się do złącza „LiPo”.

Ładowarkę zmontowano na dwóch (nadajnik/odbiornik) niewielkich, dwustronnych płytkach drukowanych – ich schematy montażowe pokazano na rysunkach 3 i 4. Montaż nie wymaga opisu. Zastosowany układ U1 ma obudowę z wkładką radiatorową, więc należy zwrócić uwagę na poprawne przylutowanie wkładki do masy układu. Prawidłowo zmontowany układ nie wymaga uruchamiania. Warto jednak sprawdzić napięcie i prąd ładowania. Do poprawnej pracy odstęp cewek nadawczej i odbiorczej powinien mieścić się w zakresie 1…8 mm. Dosyć istotne jest wzajemne położenie środków cewek, co wymaga uwzględnienia przy aplikacji ładowarki. Dla uzyskania maksymalnej sprawności należy przed lutowaniem zmierzyć pojemności C4+C5+C6 ładowarki – ich suma powinna wynosić 233 nF ±1%, podobnie w odbiorniku kondensatory C1+C2, C3+C4 powinny być dobrane z 1-procentową dokładnością.

Adam Tatuś, EP