近年来,相关行业对提高小型电子设备,尤其是小型医疗设备,防触电安全性的需求高涨。而无线供电由于不需要电源连接器,其密封外壳可以提高防水防尘性能,能大幅提高充电和出汗时的防触电安全性,因而得到了广泛的关注。
但罗姆半导体(上海)有限公司技术中心主管吴娟表示,虽然目前在无线供电领域非常普及的Qi标准供电量大(最高可达15W),但其包括天线和芯片组在内的系统尺寸也很大,因此很难安装在可穿戴设备中。
为此,ROHM集团旗下的蓝碧石科技针于2020年6月量产了采用13.56MHz作为无线供电频段,内置无线供电功能和非接触式通讯功能、且供电量为200mW的无线供电芯片组“ML763x”。但随着用户希望芯片组在应用于腕式血压计、智能手表和助听器等电池容量较大的可穿戴设备、能够提高供电量的呼声越来越高,日前蓝碧石科技又开发出一组体积小巧、供电量高达1W的新产品,进一步扩大了可配备无线电源的应用范围。
根据吴娟的介绍,这套全新的无线供电芯片组由“ML7661”(发射端)和“ML7660”(接收端)组成,内置了电力传输和接收所需的控制电路,无需外置微控制器,在1W供电级别实现了业内超小的系统尺寸,非常适用于需要长时间佩戴的、电池容量较大的可穿戴设备,例如腕式血压计、智能手表、助听器等。
新产品特点
- 以业内超小的系统尺寸实现高达1W的无线供电
新产品可根据所需供电量优化控制传输功率,因此可抑制LSI主体的发热量,从而实现了高达1W的无线供电。同时,与普通产品相比,其系统尺寸缩小了30%,因此非常适用于腕式血压计、智能手表、助听器等小型电子设备。
减小天线和无微控制器实现通信,是ML7661/ML7660实现小尺寸的关键。由于天线尺寸与共振频率成反比关系,所以当采用13.56MHz高频段进行供电时,相比使用几百KHz通信频率的Qi规格产品,天线尺寸得以大幅缩减。
其次,由于内置了支持I2C接口和SPI接口的通信协议,因此无需微控制器即可控制搭载了这些功能的数字传感器等。这样可以削减微控制器的安装空间,即使与同为1W级供电量的普通产品相比,新产品的系统尺寸也是业内超小的。
此外,新产品采用了磁场共振供电方式,即通过发射端和接收端的一对共振频率来减少回波反射,提高效率。
- 兼具无线供电和非接触式通信功能,有助于提高应用产品的可设计性和设计灵活性
新产品的无线供电由于采用的是13.56MHz高频段,所以与同样支持13.56MHz近场通信标准“NFC”产品的非接触式通信也可实现。由于兼备无线供电和非接触式通信两种功能,因此具有旋转机构的设备中,比如在工业设备、电脑冷却风扇、电动自行车转矩传感器等应用中,有助于提高产品的可设计性和设计灵活性。此外,通过采用蓝碧石科技自有的通信格式,将数据通信间隔由ML763x中的4ms缩短至ML766x中的1ms,从而实现更实时的转速控制和监测。
- 可构建无微控制器系统,减少开发工时
使用新产品时,只需要调整电力传输量以提高供电效率,并根据二次电池的规格设置温度阈值等参数,即可轻松构建系统。这样就无需系统控制用的微控制器及其程序开发,非常有助于减少开发工时。同时,新产品还具有低功耗模式,大大降低了系统待机时的功耗。
在回答新产品是否会受到无线电管理限制问题时,吴娟回应称,在中华人民共和国工业部和信息化部关于无线电管理暂行规定的征询意见中明确提及,移动设备和便携式无线充电的最大功率不能高于50W,频率也应在13,553kHz-13,567kHz;6,765kHz-6,795kHz和100kHz-148.5kHz这3个频带范围内。此次推出的新产品最大功率不超过3W,工作频率13.56MHz,均在规定范围内,用户可放心使用。
同时,为了便于用户开发,芯片组还配备有“ML766x”评估套件,可轻松开始13.56MHz无线供电的评估。另外,还备有配置工具以及天线设计和天线调整相关的文档,用户可通过电脑对这些进行单独设置,可根据客户的需求,构建各种供电系统。
新产品已于2021年9月开始出售样品(样品价格500日元/个,不含税),计划从2022年4月开始暂以月产10万个的规模投入量产。