eval-kit wireless power

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1 .de INHALT EVAL-KIT WIRELESS POWER 2 GEBRAUCHSANWEISUNG 4 BENUTZUNG ALS EIGENSTÄNDIGER, SOFORT BETRIEBSBEREITER VORFÜHRSATZ 4 EINBAU DES LEISTUNGSSENDERS IN KUNDENAPPLIKATION 5 EINBAU DES EMPFÄNGERS IN KUNDENAPPLIKATION 7 FUNKTIONSWEISE UND SPULENFORMEN 9 KUNDENSPEZIFISCHE LÖSUNGEN 11 free up your energy 1 / 13

2 Wichtiger Hinweis RRC power solutions GmbH (RRC) bietet das Evaluations-Kit unter den folgenden Konditionen an: Diese(r) Entwicklungsbaugruppe/-bausatz ist AUSSCHLIEßLICH für die Nutzung in einer ENTWICKLUNGSUMGEBUNG, ZUR VORFÜHRUNG ODER ZU BEURTEILUNGS- ZWECKEN gedacht und wird von RRC nicht als ein fertiges Endprodukt, passend für die generelle Nutzung durch den Endverbraucher, erachtet. Personen, welche diese(s) Produkt(e) betreiben, müssen eine elektrotechnische Ausbildung haben und die allgemein anerkannten Regeln der Technik beachten. Dieses Evaluations-Kit ist nicht als fertiges Produkt zu betrachten, hinsichtlich des benötigten Aufbaus, Vermarktung und/oder herstellungsbezogener Schutzerwägungen, samt Produktsicherheit und umweltbedingten Maßgaben, die typischerweise bei Endprodukten zu finden sind, die solche Halbleiterkomponenten und Platinen enthalten. Diese(r) Entwicklungsbaugruppe /-bausatz fällt nicht in den Wirkungsbereich der Richtlinien der Europäischen Union betreffend elektromagnetischer Kompatibilität, FCC oder UL, weshalb sie/er die technischen Ansprüche dieser Richtlinien oder anderer ähnlicher Richtlinien nicht erfüllen kann. Inhalt 1 Leistungssender (Transmitter) 1 5V/1A* Empfänger (Receiver) 1 universelles Netzteil (19VDC Ausgangsspannung) 2 SMT Stiftleisten 2.54mm (10pin / 7pin) 1 SMT Buchsenleiste 2.54mm (10pin) 1 Schnell-Start-Anleitung Empfänger (links) und Sender (rechts) des eval-kits wireless power * 0.84A als eigenständiger Vorführsatz und aktiven LED s 2 / 13

3 Leistungssender (Transmitter) Funktionen: Plug and Play Leistungssender Heraustrennbare Leiterplatte für Einbau in Kundenapplikation Integrierte Sicherheitsfunktionen o Automatische Erkennung des Empfängers o Kontinuierlicher Empfang von Statusinformationen vom Empfänger o Erkennung fremder Objekte o Überwachung der Eingangsspannung und des Eingangsstroms Empfänger (Receiver) Funktionen: Plug and Play Empfänger Heraustrennbare Leiterplatte für Einbau in Kundenapplikation Besonders helle Hochleistungs-LEDs zeigen das Empfangen von Leistung Geregelte 5V Ausgangsspannung 5W Ausgangsleistung Integrierte Sicherheitsfunktionen o Kontinuierliche Übertragung von Statusinformationen an den Leistungssender o Über- und Unterspannungsschutz 3 / 13

4 Gebrauchsanweisung Benutzung als eigenständiger, sofort betriebsbereiter Vorführsatz 1. Wählen Sie den richtigen Stecker für den mitgelieferten universellen Netzstromadapter. 2. Verbinden Sie den Netzstromadapter mit dem Leistungssender und einer Steckdose. Die LED am Sender zeigt den korrekten Betrieb an. 3. Die Acrylglasoberfläche deckt die Sendespule ab. Setzen Sie die ebenfalls mit Acrylglas abgedeckte Spule des Empfängers auf sie auf. 4. Nach der korrekten Identifikation des Empfängers versorgt der Sender die extra hellen LEDs. Die Leistungsaufnahme dieser LEDs beträgt etwa 800mW. 4 / 13

5 Einbau des Leistungssenders in Kundenapplikation Achtung: Verlängern Sie nicht die Kabel zwischen der Spule und der Platine. Die Spannung am Schwingkreis kann 75Vrms überschreiten. Schritte 2 & 6 Schritt 4 Schritte 2 & 6 Bestückung Oberseite Bestückung Unterseite Beschreibung der Schritte: Benutzen Sie geeignetes Werkzeug! 1. Trennen Sie den Sender vom Netzstromadapter. 2. Durchtrennen Sie die untere und die obere Kupferlage mit einem Messer. 3. Wenn nötig, löten Sie die mitgelieferten SMT Stift- und Buchsenleisten auf die Platine (CN5/CN6). Die Versorgung der Schaltung ist auch ohne diese Stiftleisten möglich. Hierzu müssen die Lötpads CN1 (19 ±1 V) und CN2 () auf der Oberseite der Platine angeschlossen werden. Weiter unten finden Sie eine detaillierte Beschreibung aller Anschlüsse. 4. Durchtrennen Sie die sieben schmalen Verbinder der abnehmbaren Platine mit einem kleinen Seitenschneider oder Schneid- bzw. Rotationstrenn-Werkzeug). 5. Lösen und entfernen Sie die vier Schrauben und die Acrylglasabdeckung. 6. Separieren Sie die innere Platine durch Brechen der verbleibenden Verbindung. 7. Montieren Sie den Übertrager in Ihre Anwendung. Für eine ordnungsgemäße Übertragung sollte die Distanz zwischen der Sendespule und der Empfangsspule 5mm nicht überschreiten. 5 / 13

6 Anschlüsse des Leistungssenders CN1 CN2 19VDC - Versorgungsspannung CN3/CN4 Spule - D47x1-24µH CN5 CN6 Pin 1 TMS - JTAG Schnittstelle Pin 1 19VDC - Versorgungsspannung Pin 2 TDO - JTAG Schnittstelle Pin 2 Pin 3 TDI - JTAG Schnittstelle Pin 3 19VDC - Versorgungsspannung Pin 4 TCK - JTAG Schnittstelle Pin 4 Pin 5 TRST - JTAG Schnittstelle Pin 5 SCI_RX serielle Kommunikationsschnittstelle Pin 6 Pin 6 SCI_TX - serielle Kommunikationsschnittstelle Pin 7 Vcc - interner 3.3V DSC Anschluss Pin 7 Vcc - interner 3.3V DSC Anschluss Pin 8 SCL - I 2 C Kommunikation Takt Pin 8 Pin 9 SDA - I 2 C Kommunikation Daten Pin 9 Digitaler GPIO Pin 10 ADC - Analogeingang und/oder externe Referenzspannung Pin 10 Digitaler GPIO CN7/CN8 Mittelstift: 19VDC - Versorgungsspannung Federkontakt: = Nicht aktiv 6 / 13

7 Einbau des Empfängers in Kundenapplikation Achtung: Verlängern Sie nicht die Kabel zwischen der Spule und der Platine. Bestückung Oberseite Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4 Beschreibung der Schritte: Benutzen Sie geeignetes Werkzeug! 1. Lösen und entfernen Sie die vier Schrauben und die Acrylglasabdeckung. 2. Durchtrennen Sie die untere und die obere Kupferlage mit einem Messer. 3. Brechen Sie die Platine an den durchgehenden Ausfräsungen ab. 4. Brechen Sie die Platine an den verbleibenden Ausfräsungen ab. 5. Schließen Sie ihre Last an den Anschlüssen CN5 (5V/5W) and CN6 () an. 6. Montieren Sie den Empfänger in Ihre Anwendung. Für eine ordnungsgemäße Übertragung sollte die Distanz zwischen der Sendespule und der Empfangsspule 5mm nicht überschreiten. 7 / 13

8 Anschlüsse des Empfängers CN1 CN3/CN4 Pin 1 Vcc - interner 2.6V MCU Anschluss Spule - D47x1-24µH Pin 2 SDA - I 2 C Kommunikation Daten CN5 CN6 Pin 3 SCL - I 2 C Kommunikation Takt 5VDC/1A - Ausgangsspannung Pin 4 SWIM Eindrahtschnittstellen- Modul Pin 5 Reset - MCU Reset Pin 6 Pin 7 Vout - 5VDC = Nicht aktiv 8 / 13

9 Funktionsweise und Spulenformen Die kabellose Kleinleistungsübertragung basiert auf dem Prinzip der magnetischen Nahfeldkopplung. Elektrischer Wechselstromfluss in einer Spule bewirkt ein magnetisches Wechselfeld um sie herum. Mit diesem Magnetfeld ist es möglich, eine Spannung in eine zweite Spule zu induzieren. In diesem Fall sind die beiden Spulen magnetisch gekoppelt. Diese Kopplung wird genutzt, um Leistung vom Sender zum Empfänger zu übertragen und gleichzeitig digitale Daten vom Leistungsempfänger zum Sender zu übertragen. Dieser Datenstrom ist notwendig, um die lastabhängige Ausgangsspannung zu regeln. Die Ausgangsleistung des Empfängers ist auf 5W limitiert. Die Frequenz des Wechselstroms liegt im Bereich von 110 bis 205kHz. Die Kompatibilität zum Qi-Standard wird erst durch ein Firmwareupdate realisiert. 9 / 13

10 Mögliche Spulenformen: Die Sendespule besteht aus einer runden Litzenwicklung mit einem Durchmesser von 43mm und einer ferromagnetischen Schirmung. Die runde Form des Senders hat Vorteile, auf Grund seiner Rotationssymmetrie. In Fällen, in denen diese Rotationssymmetrie nicht zweckmäßig ist und/oder der mechanische Aufbau die Form von Sender und Empfänger festlegt, können andere Geometrien vergleichbare Leistung übertragen. Des Weiteren kann eine Erweiterung der flachen Ferritabschirmung zu einem Schalenkern das Streufeld verringern. Dies verbessert die Systemeffizienz, die elektromagnetische Kompatibilität und erhöht die übertragbare Leistung. In anderen Fällen, in denen eine sehr geringe Konstruktionshöhe notwendig ist, könnte ein Schrumpfen des Ferrits zu einer einfachen Bolzenform in der Mitte der Spule nützlich sein. Wenn es mechanisch und ästhetisch möglich ist, die Sender- und Empfängerspule ineinander verschachtelt anzuordnen, wird das Streufeld minimiert. 10 / 13

11 Dadurch wird die Effizienz und die elektromagnetische Kompatibilität maximiert und eine Übertragung von sehr hohen Leistungen möglich. Grundsätzlich kann die Form und die Größe an annähernd alle Kundenanforderungen angepasst werden. Kundenspezifische Lösungen Das gegenwärtige Kleinleistungssystem (siehe untere Abbildungen) ist auf eine Leistung von maximal 5W begrenzt. Für Anwendungen, welche eine größere Leistung benötigen, sind ebenfalls Lösungen verfügbar. Die Kompatibilität zum Qi-Standard wird erst durch ein Firmwareupdate realisiert. Sender des Empfänger des Das Leistungspotential hängt hauptsächlich von der Spulengröße und dem Kopplungsfaktor zwischen den beiden Spulen ab. Mit geeigneten Spulen sind Leistungen von mehreren Hundert Watt möglich. 11 / 13

12 In der folgenden Darstellung sehen Sie einen Sender für eine Leistungsübertragung von 70W. Der Schalenkern hat einen Durchmesser von 52mm, eine Dicke von 9mm und erlaubt einen Luftspalt zwischen Sende- und Empfangsspule von bis zu 8mm. Die nächste Darstellung zeigt eine verschachtelte Spulenkonstruktion. Der Kerndurchmesser beträgt 90mm. Der Luftspalt zwischen Sende- und Empfangsspule beträgt 6mm. Die übertragbare Leistung dieses Systems beträgt 500W. 12 / 13

13 RRC power solutions GmbH Technologiepark 1 D Homburg/Saar Deutschland TEL: FAX: sales@rrc-ps.de Internet: RRC power solutions Inc Yorba Linda Blvd., Ste Yorba Linda, CA USA TEL: FAX: usa@rrc-ps.com Internet: / 13