傳統上，用在這類工廠中的各種類型傳感器都是靠導線連接到電源的。然而，未來在工廠中可能沒有到處安裝和維護電纜的挑戰和費用，因為現在可以安裝可靠的、工業強度的無線傳感器，而且這些傳感器可以靠小型電池甚至靠從光、振動或溫度梯度等來源收集的能量運行數年。也有可能組合使用充電電池和多種環境能源。

先進和現成有售的能量收集 (EH) 技術，例如振動能源收集和室內或可穿戴光伏電池，在典型工作條件下產生毫瓦級功率。盡管這么低功率也許看似用處有限，但是無線傳感器節點等能量收集組件的多年運行可能意味著，無論就能量提供還是從所提供的每單位能量的成本上看，能量收集技術與長壽命主電池都是大致相當的。盡管主電池聲稱能夠提供長達 10 年的壽命，但是這在很大程度上取決于從主電池吸取功率的水平以及從主電池吸取功率發生的頻度。提供 EH 功能的系統一般能夠在能量耗盡后再充電，而靠主電池供電的系統則做不到這一點。然而，大多數部署都將使用環境能源作為主電源，用主電池作為對這個主電源的補充，如果環境能源消失或中斷了，可以接入主電池。這可以被認為是一種 “電池壽命延長器” 功能，為系統提供了更長的工作壽命 (接近電池的工作壽命)，就鋰亞硫酰氯化學組成的電池而言，通常約為 12 年。此外，出于固有的安全性考慮，有些充電電池不能通過導線充電，而需要通過無線功率傳輸技術充電。

在很多這類應用中，難以使用或不能使用連接器充電。例如，有些產品要求密封的外殼，以針對嚴酷的環境保護敏感電子組件。另一些產品也許只是因為太小，而無法裝入連接器，而在電池供電應用可能移動或旋轉的產品中，幾乎不可能用導線充電。那么可以采用什么樣的可替代方法來應對這類環境呢? 顯然，需要一種無需連接器并能夠無線充電的方法。無線充電解決方案在這類不能使用連接器的應用中提高了價值、可靠性和堅固性。

在歐姆連接器不能使用的那些例子中，無線供電是一個良好的解決方案。那么什么是無線供電? 簡言之，無線功率傳輸就是通過電絕緣體從電源向一個電負載傳輸電能。以這種方式傳輸功率有幾項挑戰。當電流流經導體時，會產生磁場。尤其是，當交替變化的電流流經導體時，就會在導體周圍產生變化的磁場。如果另一個導體放置在這個磁場中，在第二個導體中就會感應出交替變化的電流。

磁場密度與流經導體的電流幅度成比例。能量從產生磁場 (主端磁場) 的導體向主磁場通過上述磁耦合對其產生顯著影響的任何導體 (副端磁場) 傳送。在松散耦合的系統中，耦合系數很低，高頻電流不會沿著導體流過很長距離，而會迅速丟失能量，因為沿著電纜的阻抗不匹配，這會導致能量反射回源端，或輻射到空氣中。圖 1 用圖形表述了通過磁場連接的松耦合線圈。

圖 1：從主端發送線圈 (Tx) 向副端接收線圈 (Rx) (包括 LTC4120) 的無線功率傳輸

LTC4120 是一款無線同步降壓型充電器。該器件不遵循 Qi 標準；這款解決方案為滿足高可靠性應用的需求而設計。LTC4120 采用的底層技術和無線供電架構允許基于 LTC4120 的系統提供更長的功率傳輸距離，對錯位的容限更大。這些結果都是高效率實現的，以使接收器不會遭遇過熱問題。此外，大多數工業 WSN、IoT 和醫療應用都不喜歡與消費類產品實現互操作。

LTC4120 中嵌入了動態協調控制 (DHC) 調諧技術，這使該器件與其他無線供電解決方案相比具有顯著優勢。為了適應環境和負載變化，DHC 動態地改變接收器的諧振頻率。DHC 實現了更高的功率傳輸效率，允許更小的接收器尺寸，產生微不足道的電磁干擾，甚至允許在更長傳輸距離的情況下。與其他無線功率傳輸技術不同，DHC 本身就允許通過感應能量場進行固有的功率級管理，從而無需單獨的通信信道來確認接收器或在電池充電周期中管理負載需求變化。

采用 LTC4120 進行無線充電能實現或改善很多不同應用。例如，可以去掉在嚴酷的工業環境中易于出故障和昂貴的連接器。兩個很好的例子是，化學處理廠和煉油廠。類似地，對于需要消毒的應用，例如旋轉機器人和醫療成像系統，無線充電允許完全密封的外殼。顯然，去除導線后，可將充電電池放置在這類移動或旋轉設備中。另一種例子是尺寸太小以至于無法使用常規連接器的應用。

那么，功率怎樣傳輸到 LTC4120 以能夠給電池充電呢? 這就需要一種無線發送器電路和線圈。為此，凌力爾特設計和開發了 LTC4125，這是一款無線功率發送器，對無線充電解決方案領域的無線接收器 IC 起到了補充作用。LTC4125 是一款簡單、高性能的單片全橋式諧振驅動器，能以無線方式向正確調諧的接收器提供高達 5W 功率。在由發送電路、發送線圈、接收線圈和接收電路組成的完整無線功率傳輸系統中，該器件作為發送電路組件使用。

LTC4125 功率控制器提供 3 種關鍵功能，改善了基本無線功率發送器，這 3 種功能是：自動諧振 (Auto Resonant) 功能，這一功能最大限度提高了可提供給接收器的功率；最佳功率搜索 (Optimum Power Search) 算法，該算法最大限度提高了無線供電系統的總體效率；異物檢測，該功能確保在存在傳導性異物的環境中工作時可安全和可靠地運行。LTC4125 自動調節其驅動頻率，以匹配 LC 網絡諧振頻率。這種“自動諧振”切換允許該器件從低壓輸入電源 (3V 至 5.5V) 向凌力爾特 LTC4120 無線接收器和電池充電器等調諧接收器提供最大功率。無線功率接收器還可以用 LTC4071 并聯電池充電器或 LT3652HV 多種化學組成電池充電器設計。為了優化系統效率，LTC4125 采用周期性發送功率搜索，并基于接收器負載要求調節傳輸功率。該器件在故障情況下或在檢測到異物時停止供電。參見圖 2，了解 LTC4120 和 LTC4125 怎樣能用來實現完整的無線功率傳輸和電池充電解決方案。

圖 2：實現無線電池充電的 LTC4125 和 LTC4120 演示電路

LTC4125 還包括可編程最大電流限制和一個 NTC 輸入，以針對異物和過載提供額外的保護。應用包括手持式儀器、工業 / 軍用傳感器和用于嚴酷環境中的類似設備、便攜式醫療設備以及電隔離設備?；?LTC4125 的系統提供堅固、獨立的解決方案，能支持長達 15mm 的傳輸距離，并容許由于錯位導致的線圈耦合不佳的情況。