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Qi供電。然而Qi標準主要適用于5-15W的大電池容量產品的充電,對于一些低功耗應用場景的產品并不適合。所以羅姆旗下藍碧石科技曾針對真無線立體聲耳機、無線鼠標、無線鍵盤等開發出了第一代無線供電芯片組產品“ML763x”, 供電功率范圍是0-0.2W。


 


但是應用場景總是隨著人們的需求在不斷豐富化,針對腕式血壓計、助聽器、智能手表、電動牙刷等稍大電池容量的應用中,不論是Qi標準下的5-15W(尺寸大,產品無法小型化),還是藍碧石科技早前提供的0.2W(體積小,但功率不夠),都不能滿足供電的設計需求。于是,藍碧石科技面向0.2-5W之間的空白市場,推出了第二代功率為1W的無線供電芯片組產品“ML766x”。


關于ML766x的一些基礎介紹


ML766x產品搭載了包括發射端和接收端兩個LSI——ML7661/ML7660,發射端的LSI是40pin WQFN的封裝,接收端有兩種封裝,一個是30pin WL-CSP,另一個是32pin WQFN。如果充電目標的尺寸比較小,同時對充電系統的小尺寸要求較高的話,羅姆推薦使用30pin WL-CSP,這種封裝的優點是能夠做到小而且薄,非常適用小型設備上面。

 


前面提到要一發一收,這是因為ML766x的供電原理是磁場共振供電,需要通過發射端和接收端的一對共振頻率,調整耦合電容來減少回波反射,來提高供電效率。據悉,目前這款產品的轉化效率可以達到50%。


從產品的規格的角度來看,發射端的ML7661和接收端的ML7660都分別內置了一個SPI/I2C的串口,此外接收端還內置了490Byte閃存、10位A/D,以及NFC Forum Type 3 Tag功能。值得一提的是,內置NFC Forum Type 3 Tag這個功能,能夠使得產品跟符合NFC通信功能的一些讀寫器進行通信。


ML766x的主要特點


ML766x擁有兩大主要特點,即供電量高達1W但能做到業內超小的系統尺寸,以及兼具無線供電和非接觸式通信兩種功能。下面對這兩個特點展開聊一下:

 

 

 

  • 特點一:最大功率是普通產品的2倍,但系統尺寸卻比普通產品減少30%

眾所周知,Qi標準下的無線供電產品使用的頻率是110kHz-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 mm²。而與ML766x同類型的普通產品的最大供電量是0.5W,系統尺寸是Qi的一半——330 mm²。

 

在這兩類產品面前,ML766x通過減小天線(頻率提高到13.56MHz)和系統在無微控制器的情況下實現通信(內置SPI/I2C通信協議),而實現了系統尺寸比普通產品減少30%的目標。同時為了解決天線共用和尺寸縮小帶來的發熱問題,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。

 

  • 特點二:兼具無線供電和非接觸式通信兩種功能

NFC的無線通信已經出來好幾年了,使用的是13.5MHz的近場通信技術,標準是由NFC論壇制定的。ML766x無線供電采用的是與無線通信復用的13.5MHz頻率,將兩組天線合二為一,實現只用一根天線就可以同時進行無線供電和無線通信兩種功能。同時NFC的典型模式也由三種通信模式——讀卡器模式、卡模擬模式、點對點模式,新增了一個無線供電模式,變為四種模式。


ML766x的應用案例介紹


下面將給大家介紹關于ML766x的兩個有趣案例,一個是游戲機上冷卻風扇的供電和通信應用,另一個是通過扭矩傳感器檢測客戶對踏板的用力程度來改變電動自行車速度的應用。

 

 

  • 游戲機上冷卻風扇的供電和通信

 


游戲機廠家或者是玩家為了追求酷炫的感覺,會在風扇上面裝一個LED燈,LED燈隨著風扇旋轉會營造一種激烈的氛圍。但把LED燈裝在旋轉的風扇上面,如果通過有線的方式是沒有辦法供電的,容易造成線纏繞。


而通過羅姆的無線供電/通信方案就能有效地解決這個問題。一方面通過無線供電從主板那邊給LED供電,另外LED板上還帶有位置傳感器,位置傳感器上面獲得的位置信息又可以通過無線通信傳遞給主板,讓主板控制風扇的轉速,從而實現有線難以實現的功能,大大提高設計的靈活性。

 

  • 通過扭矩傳感器檢測客戶對踏板的用力程度來改變電動自行車速度

 


電動自行車踏板上的扭矩傳感器,如果跟主板用有線通信方式的話,同樣也存在線纏繞的問題。通過無線充電的方式,從主板上獲得電能給扭矩傳感器,扭矩信號再通過無線通信傳遞給主板,無線通信和無線充電相結合,從而實現傳統的有線方案無法實現的應用。


寫在最后


為了方便工程師們的工作,本芯片組配備有“ML766x”評估套件,可輕松開始13.56MHz無線供電的評估。另外,還備有配置工具以及天線設計和天線調整相關的文檔,用戶可通過電腦對這些進行單獨設置,可根據客戶的需求,構建各種供電系統。


此外,羅姆表示下一代產品準備做一個符合“NFC論壇”標準的充電LSI,因為NFC充電標準去年剛出來,所以第一代產品ML7631/ML7630和第二代產品ML7661/ML7660都不符合“NFC論壇”的充電標準。


關于供貨情況方面,第一代產品ML7631/ML7630已經量產了,第二代的最新產品ML7661/ML7660將于2022年4月份量產,預計量產初期是10萬片/月的規模。