瞄準(zhǔn)可穿戴市場的NFC無線充電芯片

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）無線充電技術(shù)因為輸出功率小，在手機(jī)領(lǐng)域一直被消費者所詬病，但非常適用于小型化的可穿戴設(shè)備?？纱┐髟O(shè)備與手機(jī)相比電池的容量更小，即便充電功率較低，電池也能在短時間內(nèi)充滿，同時還提高可穿戴設(shè)備的便利性，因此應(yīng)用于可穿戴設(shè)備中更容易被接受。

如今可穿戴市場現(xiàn)已初見規(guī)模，據(jù)IDC發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，在受到疫情的影響下，2020年全球可穿戴設(shè)備出貨量達(dá)到了4.447億臺，較2019年的3.37億臺增長了32%，可穿戴市場呈逐年快速上漲的態(tài)勢，也驅(qū)動了無線充電在可穿戴領(lǐng)域的發(fā)展。

去年5月，NFC標(biāo)準(zhǔn)官方組織批準(zhǔn)并通過了無線充電規(guī)范WLC，WLC是利用 NFC 通信鏈路來控制功率傳輸，傳輸最大功率不超過1W。低功率的NFC無線充電技術(shù)主要應(yīng)用于可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，由于可穿戴設(shè)備的體積較小，設(shè)備內(nèi)部的可用空間有限，傳統(tǒng)的Qi無線充電的天線較大，很難安裝在可穿戴設(shè)備上。通過NFC充電的方式可以減少單獨的無線充電組件的需求，降低天線在設(shè)備內(nèi)部的占用面積，對于可穿戴設(shè)備來說是個不錯的無線充電解決方案。

藍(lán)碧石科技1W NFC無線充電供電芯片組

11月25日，ROHM旗下公司藍(lán)碧石科技推出了一組基于NFC的1W無線充電芯片。該芯片組主要應(yīng)用于體積小巧的可穿戴應(yīng)用中。

該芯片組由發(fā)射端ML7661芯片和接收端ML7660芯片構(gòu)成，工作頻率在13.56MHz頻段，充電功率為1W。該芯片在設(shè)計時，就已將電能傳輸電路與接收控制電路融合在芯片中，并且無需外置MCU即可實現(xiàn)無線充電，有利于推進(jìn)小型化可穿戴設(shè)備的發(fā)展。

上圖為有線和無線充電速度的對比，通過觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池容量為200mAh時，使用ML7660/ML7661芯片組無線充電與2.5W有線充電的時間，都能控制在一個小時以內(nèi)。若該芯片組應(yīng)用于電池容量較小的設(shè)備中，無線充電與有線充電時間的差別在可接受范圍內(nèi)。

由于該芯片無線充電頻段較高，天線的尺寸僅為8*8mm與應(yīng)用于手機(jī)的Qi無線充電的20*50的天線相比，尺寸可降低83%。與分立結(jié)構(gòu)的10*10mm天線相比，尺寸減小了36%。藍(lán)碧石科技表示該芯片組是針對于小型化可穿戴設(shè)備領(lǐng)域開發(fā)的，在產(chǎn)品設(shè)計時不僅僅只是縮小天線的尺寸，還減少了元器件的使用數(shù)量。該芯片組無需外置MCU，只需保證正常供電即可實現(xiàn)供電控制，同時芯片還增設(shè)了SPI接口，擁有SPI接口的數(shù)字傳感器可直接與芯片相連實現(xiàn)MCU的控制。由于該無線接收系統(tǒng)無需外置MCU，并且天線的尺寸減小與Qi電力接收系統(tǒng)的面積相比降低了65%。

據(jù)藍(lán)碧石科技官方介紹，由于該芯片組是基于NFC進(jìn)行研發(fā)的，所以該芯片組不僅可以進(jìn)行無線充電，還具有近場通信的功能。應(yīng)用在工作狀態(tài)為旋轉(zhuǎn)的設(shè)備中，可同時進(jìn)行供電和通信，并對旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)測。

總的來說該解決方案的系統(tǒng)尺寸僅有230mm2，非常適用于小型化的可穿戴設(shè)備中。

Panthronics1W NFC無線充電解決方案

此前，Panthronics推出了一款PTX100W NFC無線充電芯片，該芯片同時具備無線充電和NFC無線通信兩種功能，主要應(yīng)用于TWS藍(lán)牙耳機(jī)、智能手表、智能眼鏡等可穿戴設(shè)備中，為可穿戴設(shè)備提供更靈活的產(chǎn)品設(shè)計。

PTX100W內(nèi)置了正弦驅(qū)動器，當(dāng)PTX100W作為無線充電發(fā)射器使用時，由于正弦輸出的結(jié)構(gòu)，無需配置EMC濾波器即可與低阻抗的天線搭配使用增大發(fā)射器的輸出功率，最高支持2.5W的功率輸出。通過減少EMC濾波器和其他組件的使用，可大幅減少電路板的使用面積，降低無線充電發(fā)射器的成本和尺寸，精簡了電路設(shè)計，非常有利于可穿戴設(shè)備的發(fā)展。當(dāng)PTX100W作為無線充電接收器使用時，可進(jìn)行1W的功率接收，在接收電力的同時還可以完成帶內(nèi)通信。

上圖為應(yīng)用在TWS藍(lán)牙耳機(jī)的實例，經(jīng)測量無論是輸出端的體現(xiàn)還是接收端的天線面積都控制在了50mm2左右，小尺寸的天線為可穿戴設(shè)備提供了較高的靈活性。通過測試發(fā)現(xiàn)，基于PTX100W芯片的電力無線傳輸距離最遠(yuǎn)為5mm，兩個天線間隔距離在0~2mm時，充電效率達(dá)到最大。

結(jié)語

NFC充電可以說是Qi無線充電的補(bǔ)充，但NFC充電與傳統(tǒng)的無線充電方性能略有不同，在NFC充電模式下，即使在發(fā)射天線與接收天線出現(xiàn)錯位的情況，對功率傳輸效率的影響也不大，從而將兩個設(shè)備之間的功率傳輸能力增至最大化。