【应用】瑞萨推出搭载RAJ240045电池管理芯片的便携式设备无线充电解决方案
当今的电子产品正在从有线连接向无线连接过渡。这一趋势始于低电压设备，如手机和平板电脑，发展到高电压设备，如个人电脑和电动工具。随着更高的电压和功率应用，这一趋势将继续增长。电池技术和感应功率传输、无线电源方面的进步也推动了这一变化。电池的进步已经产生了容量更大的产品，而重量却比传统铅酸电池小得多。
当设备处于闲置状态时，移动应用程序很容易因为给电池充电而产生机械疲劳。无线电源技术已经在效率和传输的电量方面取得了显著的进步，使得传输设备能够在为移动设备供电的同时为移动设备的电池充电。
图1演示了一个6V到16V电源系统的设计框图。当移动设备未与无线发射器连接时，系统由电池供电。RAJ240045电池管理芯片内置微控制器，是该系统的大脑，支持3至4芯锂离子电池。其被编程用于监控电池组的每个电池单元，测试电池电压、电池电流和极端温度。如果满足任何极端条件，可控制连接到电池系统的功率场效应管，确保电池和系统处于安全状态。此外，其具有非常精确的电流测量(18位)和检测脉冲放电电流的能力，能够有效提高电池组电流的采样率，使电量测量精确。MCU可通过I2C通信、ADC测量和GPIOs控制和监视信号链的其余部分。
图1 便携式设备的无线充电框图
双向降压升压控制器连接到RAJ240045。当系统连接到无线接收器（W_RX）时，电流从W_RX流向电池。电池调节电压，并通过RAJ240045将电流钳位到电池输入。MCU监控输入和输出电流，作为系统和冗余安全检查。 ISL81401具有电流、电压和温度的安全比较。Power Good引脚可以作为一个中断，以快速的报告状态。当无线发射器（W_TX）未连接到系统时，电池将为系统供电。 电流从电池流向系统。调节节点位于ISL81401的无线充电输出和输入之间。
ISL81401降压升压控制器连接到无线接收器（P221-R）和系统。P9221-R与P9242-R（无线发射器）配对使用，后者可为移动设备提供高达15W的功率，且隔离电源的效率为87％。P9221-R通过I2C和中断引脚连接到RAJ240045（MCU）。MCU用于启用和终止与变送器的通信。MCU还监视输出电压，负载电流和温度，以确定系统的运行状况。接收器输出电压可通过电阻设置为9V或12V。这些电压对于3到4芯电池系统来说是很好的。
无线芯片组具有异物检测（FOD）功能，该功能可检测金属物体或能够任何改变传输到接收器磁场的设备。接收器和发射器周期性地进行通信，以确定发射功率与接收功率比。通过调制发射电流和电压以感应方式进行通信。如果存在无法解释的功率损耗，则会设置一个标志，该芯片组通过了WPC1.2 3行业标准；在调节节点和P9221-R的输出之间需要一个p沟道FET，以防止在禁用接收器或未连接发射器（P9242-R）时发生异常操作。
该解决方案用于通过电源传输或通过电池为系统供电。系统假定所有组件在物理上都彼此相邻。其他系统的电子设备位于电池和充电器上，解决方案取决于最终应用。瑞萨利用这种新方法，使合作伙伴和设计师能够利用这些产品的组合，加快设计并提供全面的解决方案。
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