Infineon presenta IC de transmisor de potencia inalámbrico para carga de hasta 50 W


En los últimos años, una tecnología que se ha abierto camino en la electrónica convencional es la carga inalámbrica. A medida que más diseños buscan eliminar la dependencia engorrosa y torpe de los cables, la carga inalámbrica ahora es parte de los dispositivos principales, desde teléfonos inteligentes hasta auriculares.

Sin embargo, desde el punto de vista del diseño, la carga inalámbrica no es una característica fácil de lograr. Para ayudar a simplificar el diseño de los sistemas de carga inalámbricos para el ingeniero, la semana pasada Infineon Technologies anunció el WLC1150, su nuevo transmisor de carga inalámbrico IC. El dispositivo será presentado esta semana por Infineon en PCIM Europe 2023, que tendrá lugar esta semana del 9 al 11 de mayo en Nuremberg, Alemania.

Las características del transmisor WLC1150 incluyen opciones flexibles de gestión térmica, baja EMI, detección adaptativa integrada de objetos extraños (FOD) y más.

Las características del transmisor WLC1150 incluyen opciones flexibles de gestión térmica, baja EMI, detección adaptativa integrada de objetos extraños (FOD) y más. Imagen utilizada cortesía de Infineon

En este artículo, veremos la teoría detrás de la carga inductiva, algunos de los circuitos que la respaldan y el nuevo WLC1150 de Infineon.

Teoría de la carga inductiva

Cuando la gente habla de carga inalámbrica, a menudo se refiere a la carga inductiva. La carga inductiva es un método de transmisión de energía inalámbrica que funciona según los principios de la inducción electromagnética, tal como se describe en las ecuaciones de Maxwell. En esencia, la carga inductiva explota dos leyes del electromagnetismo:

  1. Una corriente alterna que pasa a través de un cable producirá un campo magnético alterno, en otras palabras, un flujo magnético alterno a través de una bobina.

  2. Un flujo magnético alterno, un campo magnético alterno a través de una bobina, producirá un campo electromagnético inducido.

Principio de carga inductiva.

Principio de carga inductiva. Imagen de Rohm Semiconductor

Entonces, la idea detrás de la carga inductiva es tener un sistema con dos bobinas, una para el transmisor y otra para el receptor. Las dos bobinas se colocan una encima de la otra y la bobina transmisora ​​recibe corriente alterna, que a su vez produce un campo magnético alterno que emana de la bobina transmisora.

Ese campo magnético alterno, a su vez, crea un flujo magnético alterno en la bobina del receptor, que induce una corriente alterna en el receptor. De esta forma, la energía eléctrica se transmite entre dos dispositivos de forma totalmente inalámbrica.

Circuitos de transmisión

Desde el extremo del transmisor, hay varias formas de crear realmente la CA requerida en el hardware. Un enfoque estándar es utilizar un inversor de puente completo accionado por PWM de cambio de fase.

Diagrama del inversor de puente completo.

Diagrama del inversor de puente completo. Imagen de NXP

En este esquema, se produce una salida de CA a partir de una entrada de CC mediante el uso de cuatro MOSFET en una topología de puente completo. Una salida se toma del nodo central entre Q1 y Q3 y la otra se toma entre Q2 y Q4 como se muestra en la imagen de arriba.

PWM desfasado para el control del inversor.

PWM desfasado para el control del inversor. Imagen de NXP

Las compuertas de cada uno de estos FET luego son impulsadas por señales PWM alternas, desfasadas y cronometradas selectivamente, como se muestra en la imagen de arriba. Específicamente, las señales de activación de puerta de Q1 y Q3 son complementarias entre sí y están desfasadas con las señales de activación de puerta de Q2 y Q4, que también son complementarias entre sí. La salida de este circuito es una onda de CA que luego se utiliza para impulsar la bobina de transmisión para la carga inductiva.

El nuevo Infineon IC aborda los desafíos de diseño

Por supuesto, diseñar y controlar circuitos para soportar la transmisión de carga inalámbrica no es tarea fácil. Para simplificar el diseño, el nuevo IC de Infineon, llamado WLC1150, es un IC de control de transmisión inalámbrica altamente integrado que admite aplicaciones de carga inalámbrica de hasta 50 W. El dispositivo está diseñado para simplificar el diseño de sistemas de carga inalámbricos mediante la interfaz con circuitos de control lógico PWM y ofreciendo Controladores de compuerta integrados para impulsar un inversor de puente completo de salida y una bobina TX.

Diagrama de bloques de la aplicación WLC1150.

Diagrama de bloques de la aplicación WLC1150. Imagen de Infineon. (Click en la imagen para agrandar)

El sistema ofrece una solución inteligente al estar basado en un procesador Arm Cortex-M0 de 32 bits soportado por 128 KB de flash, 16 KB de RAM y 32 KB de ROM. El dispositivo también tiene bloques de hardware dedicados para funciones mejoradas, como ADC, PWM y temporizadores.

Además, el WLC1150 tiene una serie de características «agradables», como un sistema de soporte alimentado por un esquema PD USB Type-C, convertidores reductores integrados para periféricos de ventiladores de refrigeración e incluso funcionalidad integrada de detección de objetos extraños (FOD). Puede encontrar más información en la página IC de carga inalámbrica de Infineon.

Un camino más fluido hacia el diseño del cargador inalámbrico

En general, Infineon cree que al ofrecer circuitos integrados de transmisión inalámbrica programables y altamente integrados, ayudarán a habilitar diseños de carga inalámbrica menos complejos y de mejor rendimiento para el futuro de la electrónica de consumo.

Infineon exhibirá el WLC1150 esta semana en PCIM Europe 2023 en su stand no. 412 en el pabellón 7. Hay más información disponible en la página de Infineon PCIM Europe.