提起无线供电,很多人会首先想到给智能手机及平板电脑充电的Qi标准供电。但Qi主要适用于5~15W的大电池容量产品的充电,因为天线尺寸和芯片组等的系统尺寸较大,因此很难安装在小型的可穿戴设备中。但随着小型可穿戴设备及一些特定应用的需求崛起,市场也急需开拓。
例如供电范围mW左右的TWS(真无线立体声)耳机、鼠标、键盘等。对于稍大电池容量的产品,例如1W以内,有腕式血压计、助听器、智能手表、电动牙刷等应用。
无线供电主要有两大优势:①便利性得到了很大的提高,②由于防水、防尘性更高,所以可以降低触电风险。例如对于耳机,正常情况下像耳机的充电是放在盒子里面,盒子里一般都有用金属触头对耳机进行充电的,但是金属触头如果遇到水就很容易发生短路,通过无线充电提高了充电的安全性。
不仅如此,无线供电和其他非接触通信/无线通信结合(注:由于共用同一频率),可挖掘更多的利基市场。例如旋转产品的应用领域,这通常是有线无法实现的。例如工业设备、电脑冷却风扇和电动自行车的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。
案例1游戏机上冷却风扇的应用:
游戏机厂家或是玩家为了追求酷炫的感觉,会在风扇上装1个LED灯,LED灯随着风扇旋转会营造酷炫的氛围。但在技术实现上,如果把LED灯装在旋转的风扇上,有线是无法供电的,因为容易造成线的缠绕。而通过无线供电/通信方案能有效地解决这个问题。一方面通过无线供电从主板那里给LED供电,另外LED板上还带有位置传感器,位置传感器上获得的位置信息又可以通过无线通信传递给主板,让主板控制风扇的转速。案例2电动自行车的脚踏板:
通过扭矩传感器检测客户对踏板的用力程度,以此来改变速度。踏板上的扭矩传感器如果跟主板用有线通信,也存在线缠绕的问题。通过无线充电的方式,从主板上获得电能给扭矩传感器,扭矩信号再通过无线通信传递给主板。蓝碧石开发出功率高达1W的无线供电芯片组
已有厂家在耕耘小功率无线充电市场。例如,年6月,ROHM集团旗下的蓝碧石科技采用13.56MHz作为无线供电频段,开发出内置无线供电功能和非接触式通讯功能、且供电量为mW的无线供电芯片组“MLx”。从投入市场以来,该产品获得了用户的高度好评。
近日,蓝碧石科技又开发出可高达1W的无线供电芯片组“ML”(发射端)和“ML”(接收端),进一步扩大了可配备无线电源的应用范围。由于新产品也使用了13.56MHz的高频段,因此支持频率相同的近场通信标准“NFC”的非接触式通信。
未来,3W的产品正在规划中;另外,准备做符合“NFC论坛”标准的充电LSI,因为一旦符合“NFC论坛”标准,就可以跟其他厂商符合NFC充电标准的产品进行互充,这样可以大大提高在各种产品上的充电应用。
“1W无线供电+NFC”的芯片技术挑战
罗姆半导体(上海)有限公司技术中心主管吴娟称,此次新的“MLx”的设计挑战主要是符合NFC论坛的充电标准。
当然设计过程中会遇到发热问题,如何提高效率以及控制发热,是蓝碧石科技技术上面临的挑战。例如,无线充电和NFC的频率同时使用了13.56MHz,因此可以复用一根天线,主要是解决发热问题。为此,需要根据所需的供电量,优化控制内部的发射功率,以抑制LSI的发热量。即主要是在里面增加可以将电力传输量调整到适当量的功能,以更大程度地抑制发热量。
普通产品实现无线供电和通信功能需要两组天线,罗姆只用一根天线就实现了。迄今,国内可能暂时还没有既能实现通信也能实现供电的方案,同行业其他公司也是分离的方案较多。但今后随着技术的发展,相信越来越多的产品会有越来越多的天线复用方案出现。
新产品从mW上升到1W,除了提供大容量电池寿命以外,相比同类产品还有何优势?吴娟主管解释道,小型化,具体如下表。当然,蓝碧石科技也致力于提供一些更高的技术支持以及更完备的文档、工具,系统只要通电就可以控制发射端的功率,所以系统是比较好构建的。
据悉,这组芯片的转化效率可达50%。
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