说起无线供电,可能很多人会首先想到给智能手机以及平板电脑充电的Qi供电。然而Qi标准主要适用于5-15W的大电池容量产品的充电,对于一些低功耗应用场景的产品并不适合。所以罗姆旗下蓝碧石科技曾针对真无线立体声耳机、无线鼠标、无线键盘等开发出了第一代无线供电芯片组产品“ML763x”, 供电功率范围是0-0.2W。


 


但是应用场景总是随着人们的需求在不断丰富化,针对腕式血压计、助听器、智能手表、电动牙刷等稍大电池容量的应用中,不论是Qi标准下的5-15W(尺寸大,产品无法小型化),还是蓝碧石科技早前提供的0.2W(体积小,但功率不够),都不能满足供电的设计需求。于是,蓝碧石科技面向0.2-5W之间的空白市场,推出了第二代功率为1W的无线供电芯片组产品“ML766x”。


关于ML766x的一些基础介绍


ML766x产品搭载了包括发射端和接收端两个LSI——ML7661/ML7660,发射端的LSI是40pin WQFN的封装,接收端有两种封装,一个是30pin WL-CSP,另一个是32pin WQFN。如果充电目标的尺寸比较小,同时对充电系统的小尺寸要求较高的话,罗姆推荐使用30pin WL-CSP,这种封装的优点是能够做到小而且薄,非常适用小型设备上面。

 


前面提到要一发一收,这是因为ML766x的供电原理是磁场共振供电,需要通过发射端和接收端的一对共振频率,调整耦合电容来减少回波反射,来提高供电效率。据悉,目前这款产品的转化效率可以达到50%。


从产品的规格的角度来看,发射端的ML7661和接收端的ML7660都分别内置了一个SPI/I2C的串口,此外接收端还内置了490Byte闪存、10位A/D,以及NFC Forum Type 3 Tag功能。值得一提的是,内置NFC Forum Type 3 Tag这个功能,能够使得产品跟符合NFC通信功能的一些读写器进行通信。


ML766x的主要特点


ML766x拥有两大主要特点,即供电量高达1W但能做到业内超小的系统尺寸,以及兼具无线供电和非接触式通信两种功能。下面对这两个特点展开聊一下:

 

 

 

  • 特点一:最大功率是普通产品的2倍,但系统尺寸却比普通产品减少30%

众所周知,Qi标准下的无线供电产品使用的频率是110kHz-205kHz,最大供电量是15W,相对应的系统尺寸包括天线、外围元器件的尺寸达到了650 mm²。而与ML766x同类型的普通产品的最大供电量是0.5W,系统尺寸是Qi的一半——330 mm²。

 

在这两类产品面前,ML766x通过减小天线(频率提高到13.56MHz)和系统在无微控制器的情况下实现通信(内置SPI/I2C通信协议),而实现了系统尺寸比普通产品减少30%的目标。同时为了解决天线共用和尺寸缩小带来的发热问题,通过优化控制发射功率来抑制LSI的发热,实现了1W的无线供电。

 

  • 特点二:兼具无线供电和非接触式通信两种功能

NFC的无线通信已经出来好几年了,使用的是13.5MHz的近场通信技术,标准是由NFC论坛制定的。ML766x无线供电采用的是与无线通信复用的13.5MHz频率,将两组天线合二为一,实现只用一根天线就可以同时进行无线供电和无线通信两种功能。同时NFC的典型模式也由三种通信模式——读卡器模式、卡模拟模式、点对点模式,新增了一个无线供电模式,变为四种模式。


ML766x的应用案例介绍


下面将给大家介绍关于ML766x的两个有趣案例,一个是游戏机上冷却风扇的供电和通信应用,另一个是通过扭矩传感器检测客户对踏板的用力程度来改变电动自行车速度的应用。

 

 

  • 游戏机上冷却风扇的供电和通信

 


游戏机厂家或者是玩家为了追求酷炫的感觉,会在风扇上面装一个LED灯,LED灯随着风扇旋转会营造一种激烈的氛围。但把LED灯装在旋转的风扇上面,如果通过有线的方式是没有办法供电的,容易造成线缠绕。


而通过罗姆的无线供电/通信方案就能有效地解决这个问题。一方面通过无线供电从主板那边给LED供电,另外LED板上还带有位置传感器,位置传感器上面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,从而实现有线难以实现的功能,大大提高设计的灵活性。

 

  • 通过扭矩传感器检测客户对踏板的用力程度来改变电动自行车速度

 


电动自行车踏板上的扭矩传感器,如果跟主板用有线通信方式的话,同样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,无线通信和无线充电相结合,从而实现传统的有线方案无法实现的应用。


写在最后


为了方便工程师们的工作,本芯片组配备有“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。


此外,罗姆表示下一代产品准备做一个符合“NFC论坛”标准的充电LSI,因为NFC充电标准去年刚出来,所以第一代产品ML7631/ML7630和第二代产品ML7661/ML7660都不符合“NFC论坛”的充电标准。


关于供货情况方面,第一代产品ML7631/ML7630已经量产了,第二代的最新产品ML7661/ML7660将于2022年4月份量产,预计量产初期是10万片/月的规模。