Включение беспроводной сети с наборами Tx / Rx IDT
Две оценочные платы IDT помогут вам быстро и удобно интегрировать беспроводную сеть в свои проекты.
Поиски беспроводной сети продолжаются
Несмотря на продолжающееся распространение беспроводной технологии в ее различных формах, нам нужно только взглянуть на линии электропередач, чтобы напомнить себе, что металлические провода по-прежнему являются предпочтительным способом передачи электроэнергии от источника к нагрузке. Но даже эта парадигма подвержена инновациям, и одной из компаний, стремящихся внедрить эту инновацию, является технология Integrated Device Technology (IDT). В этой статье мы рассмотрим решение беспроводной сети, содержащее оценочные платы для ICT передатчика IDT P9038 и приемника IC P9025AC.
Но сначала: почему беспроводная власть "" src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/IDT1_withquarter.jpg" />
Две сложные ИС, многочисленные пассивные компоненты, огромная катушка передатчика, несколько менее колоссальная зарядная катушка, две тщательно разработанные печатные платы.,,, Справедливо только предположить, что кабели и разъемы должны оставаться здесь. Но проблема не так проста, поэтому давайте кратко обсудим некоторые преимущества беспроводной сети.
Во-первых, следует признать, что беспроводная передача энергии обращается к врожденной оценке человеком новых и разных. Это не тот анализ затрат и выгод, который вы увидите в учебнике по инженерии, но это реальность, особенно в контексте рынка бытовой электроники. Однако есть преимущества более «научного» характера, большинство из которых связаны с отсутствием соединителей. Гаджет стоимостью от 500 долларов США бесполезен, если вы не можете его перезарядить, потому что разъем каким-то образом или не срабатывает - разъедает разъемы, корпуса повреждаются, контакты согнуты, контактное покрытие изнашивается, пружинные контакты становятся менее упругими. Соединители также являются препятствием для действительно водонепроницаемого продукта; с беспроводной передачей мощности, полностью погружные портативные устройства становятся намного более осуществимыми. И тогда возникает проблема совместимости: меньшее количество соединителей означает меньше проблем с сохранением механической гармонии между старым и новым оборудованием или между продуктами разных производителей.
Нам также необходимо иметь в виду, что для самого устройства требуется только часть приемника беспроводной схемы передачи энергии. Более громоздкой (и более дорогой) частью является передатчик, но в идеале передатчик будет включен в стандартизованный модуль беспроводной зарядки. Таким образом, человек может владеть полдюжины беспроводных гаджетов, но только одна зарядная станция, совместимая со всеми гаджетами. Правда, приемник - около 3 см × 6, 5 см - не совсем «компактен» по сегодняшним стандартам, но, безусловно, есть много продуктов, которые могли бы найти место для этого модуля просто потому, что он настолько тонкий.
Пакет оценочной панели
Оценочные платы P9038 и P9025AC вместе образуют 5-ваттное, Qi-совместимое решение для беспроводной сети. Стандарт Qi (произносится как «chee») - это установленный набор руководящих принципов для проектирования устройств, которые включают индуктивную или резонансную передачу мощности. Индуктивная передача мощности требует, чтобы передатчик и приемник были достаточно хорошо выровнены и разделены менее чем на 7 мм; резонансная передача мощности является более гибкой с точки зрения выравнивания и расстояния разделения, но ценой более низкой эффективности, а в некоторых случаях и более высоких уровней электромагнитных помех (EMI). На досках, обсуждаемых в этой статье, используется индуктивная передача мощности.
IDT подчеркивает, что эти справочные комплекты не являются тем, что мы обычно считаем оценочными советами. Они в первую очередь предназначены не для экспериментов, а скорее для быстрой интеграции в существующие или предстоящие проекты. Платы плат оптимизированы с точки зрения производительности и размера, с минимальным предоставлением контрольных точек, заголовков или других компонентов, которые облегчили бы обширную оценку. Наряду с самими советами, IDT предоставляет схемы, файлы gerber, руководства по размещению и различные другие цифровые ресурсы. Вот довольно обширный список технической документации для приемной платы:
Оценить: подключить, доски стека
Это не требует больших усилий, чтобы получить 5 Вт беспроводной мощности из этих плат. Подключите плату передатчика к USB-зарядному устройству через разъем Micro-B, поместите плату приемника сверху (как показано на следующем рисунке) и дождитесь, пока зеленый светодиод на ресивере не укажет, что у вас 5 В на выходных клеммах,
Мигающий зеленый светодиод на плате передатчика указывает на успешную передачу мощности, а сплошной красный светодиод означает, что передача мощности прекратилась, по-видимому, из-за чрезмерного расстояния или несоосности между передатчиком и приемником.
Давайте припаяем несколько проводов к клеммам GND и OUT, чтобы мы могли более подробно рассмотреть характеристики питания пары Tx / Rx. Модуль приемника представляет собой, по существу, полномостовой синхронный выпрямитель, который питает низковольтный регулятор напряжения. Номинальное выходное напряжение составляет 5, 3 В, что подтверждается объемом, а номинальный выходной ток составляет 1 А (абсолютный максимум 1, 5 А).
Мы можем собрать несколько точек данных для оценки возможностей регулирования нагрузки на выходном каскаде. (Все измерения в этом разделе предполагают оптимальное выравнивание между передатчиком и приемником.) При отсутствии нагрузки выход составляет 5, 34 В, как показано выше. Следующая таблица дает выходное напряжение при увеличении тока нагрузки.
| нагрузка | Выходное напряжение | Выходной ток |
| 50 Ом | 5, 28 В | 106 мА |
| 33 Ом | 5, 24 В | 159 мА |
| 25 Ом | 5, 22 В | 209 мА |
| 13 Ом | 5, 20 В | 400 мА |
Таким образом, в этом диапазоне умеренного выходного тока мы имеем снижение выходного напряжения на 1, 5%. Это несколько выше, чем мы ожидаем от стандартного ИС линейного регулятора, но это, безусловно, не вызывает серьезной озабоченности, особенно учитывая, что большинство приложений будут регулировать выход P9025AC до более низкого напряжения.
Измерения, проведенные с дополнительным 3 мм расстоянием между передатчиком и приемником, показывают, что на регулирование нагрузки не оказывает отрицательного влияния умеренное увеличение расстояния разделения.
Теперь давайте посмотрим на выходной шум. Эта первая трассировка области - выходной шум без нагрузки.
Здесь мы видим пульсацию выходного сигнала от пика до пика 15 мВ, что довольно хорошо - на самом деле, 15 мВ от пика до пика является респектабельным шумовым спектром для стандартных переключающих регуляторов, которые получают входную мощность через трассировку медной печатной платы, а не колебательное магнитное поле. Однако частота шума может представлять проблемы для высокочувствительных приложений. При 120 кГц эта пульсация будет сложнее отфильтровывать, чем шум от переключающих регуляторов, многие из которых теперь работают на частотах выше 1 МГц.
Вот выходной шум с током нагрузки 400 мА:
Частота выше, но важно то, что амплитуда примерно одинакова. Это указывает на то, что выходной шум не сильно отличается от тока нагрузки, что хорошо. Следующий след - шум с током нагрузки 400 мА и дополнительное расстояние между передатчиком и приемником 3 мм.
Исходя из этих результатов, кажется, что выходной шум P9025AC не сильно зависит от умеренных колебаний тока нагрузки или расстояния разделения.
Близость и выравнивание
Представленные выше измерения дают основание полагать, что эти контрольные комплекты IDT могут обеспечить стабильное малошумящее беспроводное питание, если, то есть платы правильно выровнены и разделены соответствующим расстоянием. Другими словами, если вам нужна надежная производительность, ваше устройство должно накладывать механические ограничения, обеспечивающие приемлемую пространственную взаимосвязь между передатчиком и приемником.
Сначала рассмотрим операционные пределы. Выходное напряжение будет автоматически отключено при следующих условиях:
- когда расстояние между катушкой передатчика и катушкой приемника превышает приблизительно 18 мм
- когда несоосность превышает то, что изображено на следующих трех изображениях
Следующий вопрос: что происходит между оптимальным разделением / выравниванием и пределами, на которых выход окончательно дезактивируется? Ответ на этот вопрос лучше всего передается следующими видео.
Как вы можете видеть, переход между операционным и неоперационным не является особенно плавным. Выходное напряжение постепенно уменьшается по мере того, как расстояние разделения или степень несоосности возрастает, а в случае несоосности выходное напряжение испытывает некоторые болезненные колебания, прежде чем он окончательно отключится. Переходные напряжения, отображаемые в этих видео, могут привести к некоторому серьезному непредсказуемому поведению схемы, и поэтому нам нужно подчеркнуть то, что было сказано в начале этого раздела: беспроводная передача мощности, особенно индуктивная передача мощности, требует пристального внимания к выравниванию и разделению между передатчиком и приемник.
резюмировать
Оценочные комплекты P9038 и P9025AC от IDT - отличный плацдарм в постоянно расширяющемся мире беспроводной сети. Они позволяют быстро создавать прототипы и почти бесшовную интеграцию во многие устройства, а изобилие технической информации и ресурсов поддержки дизайна должно значительно облегчить любые изменения или настройки, которые вам нужно сделать. Качество выходного напряжения кажется более чем достаточным для применения в цифровых и смешанных сигналах, особенно с учетом простоты дальнейшего регулирования напряжения 5, 3 В до меньших напряжений, обычно требуемых цифровыми и аналоговыми ИС. Наиболее известный режим отказа связан с неправильным интервалом и выравниванием, поэтому механические ограничения должны быть включены как неотъемлемая часть проектных усилий. В следующей статье этой серии будет проанализирована степень, в которой EMI, генерируемый платой передатчика мощности, ухудшает производительность схемы смешанного сигнала.
Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.