什么是無線供電?說起無線供電,可能很多人會首先想到給智能手機以及平板電腦充電的這一類Qi供電。對于小型的可穿戴設備,Qi規格是不適用的。針對小型化,ROHM集團旗下的藍碧石科技株式會社(以下簡稱“藍碧石科技”)此前開發出第一代產品---無線供電芯片組“ML763x”。今天筆者想介紹的并不是第一代“ML763x”,主要介紹的是第二代新產品——功率高達1W的無線供電芯片組“ML766x”。
目前,對提高小型電子設備防觸電安全性的需求高漲,而無線供電不需要電源連接器,其密封外殼可以提高防水防塵性能,因此可大大提高充電和出汗時的防觸電安全性。雖然目前在無線供電領域有已經非常普及的Qi標準*2,供電量大,最高可達15W,但其包括天線尺寸和芯片組在內的系統尺寸也很大,因此很難安裝在可穿戴設備中。此次藍碧石科技又開發出一組體積小巧、供電量高達1W的新產品,進一步擴大了可配備無線電源的應用范圍。
ML766x內置了電力傳輸和接收所需的控制電路,無需外置微控制器,在1W供電級別,實現了業內超小的系統尺寸,非常適用于需要長時間佩戴的、電池容量較大的可穿戴設備,例如腕式血壓計、智能手表、助聽器等。主要有兩大特點:
第一個特點:功率達到了普通產品的最大供電量的兩倍
可以看到,以Qi標準進行無線供電的產品的使用頻率是110KHz到205KHz,最大供電量是15W。相對應的系統尺寸包括天線、外圍元器件的尺寸達到了650平方毫米。普通尺寸最大供電量是0.5W,系統尺寸是Qi的一半---330平方毫米。ML766x目前能夠達到普通產品供電量的兩倍。據介紹,1W供電對應的芯片發熱是通過優化控制發射功率來抑制LSI的發熱,實現了1W的無線供電。
另外,由于采用13.56MHz的高頻段進行供電,所以天線尺寸可以更小,與普通產品相比,系統尺寸可以縮小30%,因此非常適用于腕式血壓計、智能手表以及助聽器等小型電子設備。
如何使系統尺寸比普通產品減少30%?可以看到普通產品系統構成主要有天線、分離元器件以及微控制構成。通過兩個方式把系統尺寸總體減少,一個是減小了天線,第二個是系統無微控制器實現通信。
天線尺寸跟共振頻率是成反比關系,普通產品和Qi規格產品用的都是幾百KHz的通信頻率,通過把頻率提高到13.56MHz,使天線比其他產品的天線減小了很多,實現了小型化。
此外,由于內置了支持I2C接口*3和SPI接口*3的通信協議,因此無需微控制器即可控制搭載了這些功能的數字傳感器等。這樣可以削減微控制器的安裝空間,即使與同為1W級供電量的普通產品相比,新產品的系統尺寸也是業內超小的。
第二個特點:兼具無線供電和非接觸式通信兩種功能
新產品的無線供電由于采用的是13.56MHz高頻段,所以與同樣支持13.56MHz近場通信標準“Near Field CommunicaTIon(NFC)”產品的非接觸式通信也可實現。由于兼備無線供電和非接觸式通信兩種功能,因此具有旋轉機構(在有線供電系統中會限制設計的靈活性)的設備中,比如在工業設備、電腦冷卻風扇、電動自行車轉矩傳感器*4等應用中,有助于提高產品的可設計性和設計靈活性。
此外,通過采用藍碧石科技自有的通信格式,將數據通信間隔由ML763x中的4ms縮短至ML766x中的1ms,從而實現更實時的轉速控制和監測。
為了方便用戶評估,藍碧石科技準備了評估板
評估板包括兩個部分,一個是發射板,另外一個是接收板,評估板上面還自帶了一個天線,當然也可以根據自己的需求把天線截斷,用自己的天線進行評價。評估板帶了天線以后,只需要向發射板供電即可以確認工作情況。另外,評估板還配備了配置工具,使用這個配置工具客戶在評估過程中可以更改LSI的一些設置。
小結:可以看到羅姆推出了兩代產品,第一代ML7631/ML7630,第二代產品是ML7661/ML7660。供電量分別是200mW和1W,但是這兩個產品的充電規格還沒有符合“NFC論壇”的充電標準,下一代產品準備做一個符合“NFC論壇”標準的充電LSI。一旦產品符合“NFC論壇”標準,就可以跟其他家符合NFC充電標準的產品進行互充,這樣可以大大提高在各種產品上的充電應用。
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