LiPo 배터리를 무선으로 충전할 수 있나요? OEM 설계자가 지정해야 할 사항

충전 도크는 소형 제품에서 노출된 전원 커넥터를 제거할 수 있습니다. 하지만 제품 내부에 LiPo 배터리를 넣어도 무선 충전이 가능하지는 않습니다.

무선 충전은 장치에 수신기, 자기 구성 요소 및 제어 요구 사항을 추가합니다. 이러한 추가 기능은 배터리와 공간 경쟁을 벌이고 또 다른 열 설계 작업을 생성합니다.

슬림한 제품의 경우, 얇은 리튬 폴리머 배터리는 사용 가능한 배터리 봉투와 일치하는 데 도움이 될 수 있습니다. 완전한 충전 어셈블리에는 여전히 자체 공간과 검증이 필요합니다.

이 가이드에서는 OEM 설계자가 무선 전원 시스템과 배터리 간에 무엇을 지정해야 하는지 설명합니다.

빠른 답변: LiPo 배터리를 무선으로 충전할 수 있습니까?

예. LiPo 배터리는 적절하게 설계된 무선 충전 시스템을 통해 충전할 수 있습니다. 셀 자체는 무선 전력을 수신하고 조절하지 않습니다.

일반적인 유도 설계에서 송신기는 에너지를 수신기 코일로 전달합니다. 수신기 전자 장치는 해당 에너지를 사용 가능한 전기 공급 장치로 변환합니다. 그런 다음 배터리 충전 관리는 선택한 셀 사양에 따라 충전을 제어합니다.

일부 IC는 수신기와 배터리 충전기를 결합합니다. 다른 것들은 별도의 충전기에 대한 공급 출력을 제공합니다. 베어 코일이나 수신기 전용 공급 출력 모두 배터리 충전기로 취급해서는 안 됩니다.

배터리 충전과 별도의 무선 전력 전송

'무선 충전 배터리'라는 용어에는 여러 가지 기능이 숨겨져 있을 수 있습니다. 배터리를 선택하거나 수신기 모듈을 승인하기 전에 개별적으로 정의하십시오.

하나의 물리적 구성 요소가 여러 기능을 수행할 수 있습니다. 통합하더라도 각 한도를 누가 관리하는지 식별할 필요가 없어지지는 않습니다.

예를 들어 TI의 BQ51050B 제품군은 무선 수신과 리튬 이온/리튬 폴리머 충전을 결합합니다. TI의 TIDA-00318 참조 설계는 대신 무선 수신기를 별도의 단일 셀 충전기와 결합합니다. 이는 범용 구성 요소 권장 사항이 아닌 다양한 아키텍처를 보여줍니다.

기본 보호 회로도 일반 충전 규정을 대체할 수 없습니다. 보호 차단은 각 충전을 종료하는 일상적인 방법이 되어서는 안 됩니다.

의도한 도크 및 충전 배열 지정

원하는 충전 전력량뿐 아니라 사용자가 제품을 어떻게 내려놓을 것인지부터 시작하세요.

제품이 전용 크래들, 선택한 충전 패드 또는 더 광범위한 상호 운용성 대상과 함께 작동해야 하는지 정의합니다. '무선'은 모든 패드가 모든 수신기를 충전한다는 의미는 아닙니다. 다양한 기술과 구현이 다양한 제품을 제공합니다.

의도한 송신기, 입력 공급 및 수신기 설계 개정을 기록하십시오. 그런 다음 사용자 배치 범위를 문서화합니다.

• 의도된 휴식 위치 및 방향.

• 허용되는 측면 이동 및 회전.

• 엔클로저 벽과 코일 사이의 승인된 덮개.

• 도크가 장치를 고정하거나 안내하는 방법.

• 올바른 배치, 충전 및 충전 실패에 대한 표시입니다.

꼭 맞는 크래들을 사용하면 위치를 예측할 수 있습니다. 또한 보다 신중한 기계 설계가 필요할 수도 있습니다. 플랫 패드는 다양한 배치 자유도를 제공할 수 있지만 사용 가능한 충전 영역은 테스트를 통해 설정해야 합니다.

성공적인 벤치 시연으로 인한 호환성 광고를 피하세요. 의도한 트랜스미터 세트를 사용하여 완제품을 검증합니다.

수신기 출력을 배터리 충전기에 일치시킵니다.

수신기 출력과 배터리 충전 설정은 사양이 다릅니다.

별도의 충전기가 있는 수신기의 경우 전자팀은 예상되는 수신기 조건 전반에 걸쳐 충전기의 입력 요구 사항을 확인해야 합니다. 시작, 정상 작동, 사용 가능한 전력 감소 및 수신 중단을 확인하십시오.

통합 수신기-충전기의 경우 정확한 장치 변형과 충전 동작을 확인하세요. 유사한 부품 이름이 동일한 배터리 전압 설정을 구성하지 않습니다.

배터리 공급업체는 선택한 셀의 승인된 충전 제한을 제공해야 합니다. 'LiPo'라는 라벨만으로는 이를 정의할 수 없습니다. 공칭 배터리 전압은 충전 조정 전압이 아닙니다.

상세한 호스트 충전기 통합 요구 사항에는 전압, 전류, 온도 피드백 및 보호 조정이 포함되어야 합니다. 무선 수신을 추가하면 입력 소스가 변경됩니다. 배터리 측 요구 사항이 제거되지는 않습니다.

이 가이드는 소형 단일 셀 제품에 중점을 둡니다. 다중 셀 팩에는 단일 셀 수신기 회로의 확장이 아닌 해당 구성에 적합한 충전 아키텍처가 필요합니다.

도크 전력량을 배터리 전류로 직접 변환하지 마십시오.

송신기의 정격 전력은 셀에 유입되는 전류를 결정하지 않습니다. 각 전력 수치가 측정되는 위치를 확인합니다.

유용한 측정 지점에는 송신기 입력, 수신기 DC 출력, 시스템 공급 장치 및 배터리 단자가 포함됩니다. 전체 장치에 단일 효율 가정을 적용하는 대신 별도로 기록합니다.

사용 가능한 배터리 충전 전력은 호스트 부하 및 충전 아키텍처에 따라 달라집니다. 도크에서 작동하는 디스플레이, 라디오 또는 센서는 수신 전력의 일부를 소비할 수 있습니다. 열 제어로 인해 충전이 더욱 줄어들 수 있습니다.

제안된 디자인에 대해 문의하십시오.

• 기본 충전 단계에서 필요한 배터리 전류는 얼마입니까?

• 수신기가 충전기와 활성 장치를 함께 지원할 수 있습니까?

• 사용 가능한 무선 전력이 떨어지면 어떻게 되나요?

• 의도된 조건에서 배터리가 시스템 부하를 보충합니까?

• 충전 시간과 충전 완료는 어떻게 측정되나요?

요청된 재충전 시간을 검증할 시스템 목표로 처리합니다. 배터리 용량을 도크의 광고 출력 전류로 나누어 보장된 결과를 계산하지 마세요.

완전한 충전 조립을 위한 공간 확보

얇은 셀은 기계적 스택의 한 부분일 뿐입니다.

수신기 코일, 지정된 차폐, 접착층, PCB 구성 요소, 절연 및 케이블 라우팅을 포함합니다. 또한 배터리의 완성된 팩 공차와 작동 수명 동안 승인된 치수 허용치를 고려하십시오.

코일 거리와 인근 재료는 전력 전달에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 노출된 코일을 사용하는 프로토타입은 생산 하우징 뒤에 성능을 확립하지 못합니다.

공칭 셀 치수 주위에 임의의 여유 공간을 추가하기보다는 설치된 구조를 검토하십시오. 그만큼 LiPo 배터리 구획 설계 요구 사항은 해당 어셈블리 내에서 유지, 압력 보호 및 배터리 간격을 정의하는 데 도움이 됩니다.

코일이나 PCB에서 손실된 공간을 복구하기 위해 파우치를 쥐어짜지 마십시오. 인클로저, 배터리 선택 또는 충전 레이아웃을 통해 크기 충돌을 해결하십시오.

차폐를 일반 절연 시트가 아닌 특정 자기 부품으로 취급하십시오. 재료, 위치 및 구조는 승인된 무선 어셈블리에 속합니다.

수신기뿐만 아니라 배터리의 열 검토

무선 전력 전송은 제품의 다른 부분에 추가로 손실을 초래합니다. 코일 구성, 레이아웃, 차폐 및 인근 금속은 가열에 영향을 미칠 수 있습니다.

IC의 내부 열 보호 기능은 배터리 온도를 설정하지 않습니다. 마찬가지로 외부 커버가 시원하다고 해서 밀폐된 셀이 승인된 충전 조건을 유지하고 있음을 증명하는 것은 아닙니다.

관련 위치에서 온도 측정을 계획합니다.

• 배터리 표면 및 지정된 배터리 센서.

• 수신기 코일 조립.

• 수신기 및 충전 전자 장치.

• 열을 발생시키는 장치 부품 근처.

• 제품과 관련된 접근 가능한 인클로저 표면.

주변 온도, 배터리 상태, 장치 모드 및 각 결과의 정렬을 기록합니다. 하나의 보편적인 온도 임계값 대신 선택한 배터리 및 완제품에 적합한 제한을 사용하십시오.

배터리 NTC 인터페이스에는 정의된 리더와 응답이 필요합니다. 충전기 설계를 통해 전기 사양, 배치 및 오류 처리를 확인하세요. 서미스터만으로는 충전을 일시 중지할 수 없습니다.

열 제한으로 인해 재충전 목표가 반복적으로 방해되는 경우 전체 레이아웃과 작동 모드를 다시 검토하십시오. 배터리 용량을 늘리는 것만으로는 충전 전력 부족이나 발열 관리 불량이 해결되지 않습니다.

정렬, 중단 및 충전 상태 확인

실온에서 중앙에 위치한 샘플을 충전하는 것이 유용한 시작점입니다. 완전한 출시 테스트는 아닙니다.

다음 매트릭스는 실용적인 OEM 계획 보조 자료입니다. 정확한 조건과 합격 한도는 선택한 충전 시스템 및 제품 요구 사항에 따라 결정되어야 합니다.

측정된 배터리 동작과 비교하여 충전 표시기를 확인하십시오. 전원 공급, 배터리 충전 및 완전 충전은 별개의 상태입니다. 펌웨어는 이를 상호 교환 가능한 것으로 표시해서는 안 됩니다.

충전 중에 기기가 작동하는 경우 해당 모드를 명시적으로 테스트하세요. 비공식적인 엔지니어링 가정으로 두지 말고 제품 사양에 작업 부하 제한을 포함시키십시오.

이물질 및 제품 규정 준수 검사를 별도로 유지하십시오.

전송 영역의 금속 물체는 에너지와 열을 흡수할 수 있습니다. 이물질 감지는 선택된 무선 충전 시스템 내에서 이러한 위험을 해결합니다. 이는 배터리 온도 모니터링을 대체하지 않습니다.

무선 솔루션 공급자가 승인한 검증 프로세스와 적절한 실험실 제어를 사용하십시오. 생산 제품 충전을 성공적으로 수행하려면 보호 기능을 비활성화하지 마십시오. 전류가 흐르는 충전 어셈블리 위에 느슨한 금속을 놓아 임시로 테스트하지 마십시오.

Qi를 사용하는 제품의 경우 구성 요소 선택만으로는 완제품 인증이 설정되지 않습니다. 무선 전력 협회(Wireless Power Consortium)는 완전한 기능을 갖춘 송신기 및 수신기와 구성 요소를 구별합니다. 수신기 모듈을 통합하려면 여전히 적용 가능한 제품 수준 평가가 필요합니다.

무선 상호 운용성, 배터리 안전 및 운송 문서를 별도의 검토 항목으로 보관하십시오. 한 가지 증거가 다른 증거로 제시되어서는 안 됩니다.

마찬가지로 충전 포트를 제거하는 것은 인클로저 전략을 지원할 수 있지만 방수 등급을 설정하지는 않습니다. 그 주장은 완성된 건설과 관련 테스트에 달려 있습니다.

공유 배터리 및 무선 충전 사양을 준비하세요

배터리 샘플을 요청하기 전에 배터리 공급업체에 실제 인터페이스를 평가할 수 있는 충분한 정보를 보내십시오.

• 제품 애플리케이션 및 의도된 도킹 작동 모드.

• 셀 구성, 전압 요구 사항 및 용량 목표.

• 승인된 충전 전압 및 충전 전류 요구 사항.

• 정상, 피크 및 대기 방전 수요.

• 최대 완성 배터리 크기 및 사용 가능한 장착 공간.

• 배터리를 기준으로 한 코일 및 수신기 위치.

• 커넥터 핀아웃, 케이블 길이 및 와이어 출구 방향.

• PCM 또는 BMS 요구 사항 및 온도 감지 인터페이스.

• 가능한 경우 의도한 충전 환경 및 측정된 프로토타입 온도.

• 샘플 검증 요구 사항, 수량 및 프로젝트 단계.

무선 전자팀에 동일한 배터리 도면과 사양 개정판을 제공합니다. 두 공급업체는 셀, 온도 센서 또는 사용 가능한 공간에 대해 서로 다른 가정을 가지고 작업해서는 안 됩니다.

샘플링하기 전에 배터리 승인 기록에 동의하십시오. 에이 배터리 팩 테스트 체크리스트는 별도의 무선 시스템 검증 기록과 함께 용량, 방전, 보호 및 온도 결과를 정리하는 데 도움이 됩니다.

ZERNE는 크기, 용량, 보호, NTC 요구 사항, 커넥터 및 케이블에 대한 배터리 사용자 정의를 지원합니다. 무선 송신기, 수신기 및 코일 개발에는 별도로 합의된 범위가 있어야 합니다. 이러한 기능이 사용자 정의 셀이나 팩에 포함되어 있다고 가정하지 마십시오.

검증된 코일, 차폐, 하우징, 배터리 및 펌웨어 버전을 함께 동결합니다. 적합성, 전력 전달, 감지 또는 가열에 영향을 미칠 수 있는 변경 후 관련 테스트를 재평가합니다.

FAQ

LiPo 배터리 무선 충전에는 특수 셀이 필요합니까?

셀에는 고유한 무선 수신 기능이 필요하지 않습니다. 시스템이 따르는 승인된 충전 사양이 필요합니다. 배터리 형식, 온도 감지 및 보호 기능도 완성된 장치에 적합해야 합니다.

무선 수신기를 LiPo 배터리에 직접 연결할 수 있습니까?

전원 공급 장치 수신기만 있는 경우에는 그렇지 않습니다. 배터리 충전 제어 기능이 있어야 하며 올바르게 구성되어야 합니다. 일부 수신기에는 해당 제어 기능이 통합되어 있습니다. 아키텍처를 선택하기 전에 정확한 회로 및 셀 요구 사항을 확인하십시오.

모든 LiPo 배터리 무선 충전 시스템은 휴대폰 충전 패드와 호환됩니까?

아니요. 호환성은 송신기, 수신기, 기술 및 조립된 제품에 따라 다릅니다. 독점 도크나 소형 장치 수신기는 임의의 휴대폰 패드와 호환된다고 가정해서는 안 됩니다.

LiPo 배터리 무선 충전은 항상 유선 충전보다 오래 걸리나요?

보편적인 비교는 적용되지 않습니다. 재충전 시간은 전달된 전력, 배터리 충전 한도, 장치 부하, 온도 및 충전 종료에 따라 달라집니다. 정의된 조건에서 전체 측정된 전하 프로필을 비교합니다.

수신기 코일을 배터리 옆이나 뒤에 배치할 수 있습니까?

해당 위치에는 자기적, 열적, 기계적 검토가 필요합니다. 생산용 인클로저 내부의 선택된 코일, 차폐 및 배터리 배열을 검증합니다. 성공적인 오픈 보드 테스트가 모든 스택 레이아웃을 승인하는 것은 아닙니다.

OEM 구매자는 무선 충전 LiPo 제품에 대해 무엇을 지정해야 합니까?

의도한 도크, 배터리 제한, 재충전 목표, 장치 부하, 완성된 배터리 공간, 코일 배열, 온도 피드백 및 검증 조건을 지정합니다. 배터리 설계와 무선 전자 장치에 대한 책임을 별도로 지정합니다.

결론

LiPo 배터리는 전체 제품이 호환 가능한 무선 수신 및 적절한 배터리 충전 제어 기능을 제공하는 경우 무선으로 충전할 수 있습니다. 엔지니어링 결정은 셀 선택이나 코일 추가 이상으로 확장됩니다.

OEM 팀은 하위 시스템 책임을 정의하고 전체 설치 범위를 유지하며 실제 정렬, 부하 및 온도 조건에서 충전을 확인해야 합니다. 통제된 설계 수정을 통해 배터리와 무선 어셈블리를 함께 승인합니다.

배터리 사양 검토 요청

무선 충전이 가능한 소형 제품을 개발하시나요? 배터리 봉투, 충전 제한, 부하 프로필, 커넥터, NTC 요구 사항 및 제안된 코일 레이아웃을 ZERNE과 공유하세요. 호스트 충전 설계와 함께 배터리 선택 및 팩 인터페이스를 검토하려면 맞춤형 LiPo 배터리 지원을 요청하세요.