無線充電技術(shù)具有小型化、充電便利性高、防水性/防塵性更高等特點(diǎn)，可以讓智能移動設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全舒適地充電，甚至可以支持可穿戴設(shè)備不用摘下充電，這是未來充電技術(shù)升級的必然方向。目前應(yīng)用在智能手機(jī)、平板電腦、便攜游戲機(jī)和消費(fèi)級無線充電器上的主流的無線充技術(shù)是以Qi標(biāo)準(zhǔn)為代表的磁場感應(yīng)技術(shù)，它需要對準(zhǔn)線圈位置，并且始終保持10mm以內(nèi)的有效充電距離。這顯然無法滿足我們對可穿戴設(shè)備的充電便利性的要求。ROHM集團(tuán)旗下的藍(lán)碧石科技株式會社開發(fā)出的無線供電芯片組，為可穿戴設(shè)備的無線充電提供了另一種可行性。

藍(lán)碧石科技新產(chǎn)品無線供電芯片組“ML766x”采用磁場共振的供電方式（其實(shí)是電磁感應(yīng)的一種，它是通過調(diào)整耦合電容來減少回波反射，從而提高效率）。相比于磁場感應(yīng)供電，傳輸距離更長、供電效率更高，并且支持一對多的供電方式。它的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)在于如何使兩個電路獲得相同的頻率，調(diào)頻是這項(xiàng)技術(shù)中的核心一步。“ML766x采用13.5MHz的高頻段，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)無線供電和非接觸通信兩種功能，”羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心主管吳娟表示，“ML766x還兼具可實(shí)現(xiàn)高達(dá)1W的供電量，無需微控制器即可構(gòu)建系統(tǒng)，相較于Qi規(guī)格可實(shí)現(xiàn)天線小型化等主要特點(diǎn)。”

小身材也有大能量

與第一代無線供電芯片組“ML763x”相比，第二代“ML766x”的電池容量更大，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)1W的供電功率，主要應(yīng)用于腕式血壓計(jì)、智能手表和助聽器等電池容量較大的可穿戴設(shè)備，同時(shí)也涵蓋第一代產(chǎn)品的真無線立體聲耳機(jī)、鼠標(biāo)、鍵盤等應(yīng)用。新產(chǎn)品ML766x的推出進(jìn)一步擴(kuò)大了藍(lán)碧石科技可配備無線電源的應(yīng)用范圍。

我們可以看到，以Qi標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無線供電的產(chǎn)品的使用頻率是110KHz到205KHz，最大供電量是15W，相對應(yīng)的系統(tǒng)尺寸包括天線、外圍元器件的尺寸達(dá)到650平方毫米。普通產(chǎn)品最大供電量是0.5W，系統(tǒng)尺寸是Qi的一半，即330平方毫米。而新產(chǎn)品ML766x最大功率達(dá)到了普通產(chǎn)品的最大供電量的兩倍，即1W，系統(tǒng)尺寸再減小30%，達(dá)到230平方毫米。吳娟坦言，要同時(shí)做到高功率和小尺寸很不容易，比如在設(shè)計(jì)時(shí)團(tuán)隊(duì)遇到了1W供電對應(yīng)的芯片發(fā)熱的難題，后來是通過優(yōu)化控制發(fā)射功率抑制了LSI的發(fā)熱，從而實(shí)現(xiàn)了高功率無線供電。

ML766x搭載了包括發(fā)射端LSI“ML7661”和接收端LSI“ML7660”。在談及如何使ML7660的系統(tǒng)尺寸比普通產(chǎn)品減少30%時(shí)，吳娟解釋說：“因?yàn)槠胀óa(chǎn)品的系統(tǒng)構(gòu)成主要有天線、分離元器件以及微控制。我們主要通過兩個方式把系統(tǒng)尺寸總體減少，一是減小了天線，天線尺寸跟共振頻率是成反比關(guān)系，可以看到普通產(chǎn)品和Qi規(guī)格產(chǎn)品用的都是幾百KHz的通信頻率，我們通過把頻率提高到13.56MHz，使天線比其他產(chǎn)品的天線減小了很多，實(shí)現(xiàn)了小型化；二是系統(tǒng)無微控制器實(shí)現(xiàn)通信，我們通過內(nèi)置SPI/I2C通信協(xié)議，使得系統(tǒng)即便沒有MCU也可以進(jìn)行相互通信。通過以上兩種手段實(shí)現(xiàn)了超小化的系統(tǒng)尺寸，可以看到尺寸大概是Qi的三分之一。”

無線充電和NFC功能二合一

通過無線充電跟無線通信復(fù)用一個13.5MHz頻率，新產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)用一根天線同時(shí)進(jìn)行無線供電和無線通信兩種功能。同時(shí)非接觸通信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(diǎn)對點(diǎn)模式，新增一個無線供電模式，變?yōu)樗姆N通信模式。

我們可以看到，發(fā)射端ML7661內(nèi)置了一個SPI/I2C的串口，接收端ML7660也內(nèi)置了SPI/I2C的串口，490Byte閃存和10位A/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)內(nèi)置的NFC Forum Type 3 Tag功能，能夠使新產(chǎn)品與符合NFC通信功能的一些讀寫器進(jìn)行通信。

針對無線供電的這兩種功能，吳娟分享了兩個用于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品上的應(yīng)用例子，這兩個例子都是目前為止有線無法實(shí)現(xiàn)的。首先是游戲電腦上冷卻風(fēng)扇的應(yīng)用。游戲廠家會把LED燈裝在電腦的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇上以追求酷炫的感覺，而有線充電容易造成線纏繞，所以只能通過無線供電/通信方案解決這個問題。此方案一方面可以通過無線供電從主板那邊給我們的LED供電，另一方面由于LED板上帶有位置傳感器，通過位置傳感器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(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。此方案可以實(shí)現(xiàn)有線難以實(shí)現(xiàn)的功能，大大提高了設(shè)計(jì)的靈活性。

另外一個案例也同樣是旋轉(zhuǎn)的產(chǎn)品。通過扭矩傳感器檢測使用者對踏板的用力程度來改變它的速度。如果踏板上的扭矩傳感器與主板之間是有線通信的話，同樣也會存在線纏繞的問題，所以采用無線供電/通信方案。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，此應(yīng)用也是通過我們的無線方案提高客戶設(shè)計(jì)靈活性和可靠性的案例。

值得一提的是，ML766x搭載的發(fā)射端和接收端兩個LSI，其中發(fā)射端LSI“ML7661”是40pin WQFN的封裝，接收端LSI“ML7660”有兩種封裝，一個是30pin WL-CSP，另一個是32pin WQFN。如果充電目標(biāo)的尺寸較小，同時(shí)對充電系統(tǒng)的小尺寸要求較高，則推薦使用30pin WL-CSP，這種封裝的優(yōu)點(diǎn)是能夠在最大程度上做到小且薄，更適用于小型設(shè)備。

目前，藍(lán)碧石科技正開發(fā)適用于250mW電子筆應(yīng)用的無線供電產(chǎn)品，并計(jì)劃開發(fā)適用于3W耳機(jī)、電子煙、便攜音箱等的更多產(chǎn)品，一步一個腳印向著“將無線供電擴(kuò)大應(yīng)用到各種應(yīng)用產(chǎn)品”的目標(biāo)前進(jìn)！