知って得するキーポイント
ヒアラブル機器のワイヤレス充電を実現する、世界最小*ワイヤレス給電チップセット「ML7630/ML7631」機能編:充実した多彩な機能と安全性
2018.08.07
ラピスセミコンダクタは、世界最小*のワイヤレス給電制御チップセットML7630(受電・端末側)、ML7631(送電・充電器側)を開発しました。このチップセットは、ウェアラブル機器の中でも特に実装スペースに制約のあるBluetooth®ヘッドセットなどのヒアラブル機器のワイヤレス給電を可能にすることで充電用コネクタを不要にし、さらなる小型化と充電の利便性向上に加えて防水・防塵性能を向上させることもできます。*2018年3月ラピスセミコンダクタ調べ
13.56MHzワイヤレス給電によりコネクタレスを実現
ML7630/ML7631は、電力伝送に高周波数の13.56MHzを使用することで小型のアンテナ(コイル)を利用可能にし、各LSIは非常に小型で高集積のSoC(システムオンチップ)なので必要な部品は最低限です。その結果、このワイヤレス給電システムが必要とする実装面積は、一般に給電用途に使われているMicroUSBコネクタの半分で済みます。ヒアラブル機器でワイヤレス給電が可能になれば、ヒアラブル機器の小型化で課題とされているコネクタレスが実現できます。
ヒアラブル機器のワイヤレス給電を推進する多彩な機能
①バッテリが空になっても動作を開始
受電側ML7630には電源は不要です。アンテナの磁界から電力を生成するので、バッテリが空になっても動作を開始することが可能です。
②200mW出力のLDOで様々な電圧の二次電池充電に対応
受電側ML7630は、5~3.5Vの出力電圧設定が可能な200mW出力のLDOを搭載しています。またLi-ionバッテリなど細かい充電制御が必要な場合は、外付けの充電ICを経由して充電可能です。また、何らかの原因で充電を停止する際に、LDO出力を強制的Lにします。この機能によってLDO出力が不定にならず、外付け充電ICの誤動作を防ぎ充電再開を正しく行うことができます。
③Li-ionバッテリの安全な充電
受電側ML7630は、Li-ionバッテリの充電で重要となる温度管理(温度検出、しきい値管理)が可能です。外付けサーミスタで充電温度を測定し、適正な温度範囲で充電が実施されるようLDOの出力制御を行います。温度測定には、内蔵10ビットADコンバータ+ソフトウェアによる方法と、内蔵ハードウェアコンパレータによる2つの方法があります。両方で充電温度管理を行うこともでき、Li-ionバッテリの信頼性の高い充電ができます。
④NFC Forum Type3 Tag機能搭載
受電側ML7630には、NFC Forum Type3 Tag v1.0の機能を搭載しています。スマートフォンなどのNFC搭載機器から、内蔵のDataFlash ROMに書き込まれたTag情報を読むことができるので、画面操作やスイッチ操作を必要とせずにNFCタッチによるBluetoothのペアリングなどが可能です。
⑤送電電力の最適化機能
送電側ML7631は、送電電力を調整する機能を備えています。受電側ML7630は内蔵のADコンバータにより、整流後の電圧と内蔵シャントレギュレータに流れる不要電流から給電量の過不足を判断し、その情報をML7631へ通知することでML7631は不要な送電電力をカットし、送電量を最適化することができます。
⑥安全性を高める異物検出機能と脱着検出機能
送電側ML7631は、内蔵の10ビットADコンバータにより送電電流の変化を検出でき、金属片、クレジットカードや電子マネー等のICカードを異物と判定し、LDO出力を停止し発熱やデータの破壊を防止します。また、給電時にML7630が給電範囲から外れたことを検出し不要な送電を防ぎます。
以下は、ML7630/ML7631の主な仕様と特長をまとめたものです。これらの特長がもたらすメリットについては、「メリット編」を参照願います。
ML7630:13.56MHz(NFC)ワイヤレス受電LSI |
ML7631:13.56MHz(NFC)ワイヤレス送電LSI |
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電源 | アンテナ磁界からの生成電圧 | 5V(モバイルバッテリなどUSB電源使用可) |
充電制御 | 200mW LDO 出力電圧設定と電流制限機能 ソフトウェア制御とハードウェア制御による異常検知機能 送電側への異常通知機能 |
13.56MHz電力伝送回路内蔵 ソフトウェア制御とハードウェア制御による異常検知機能 |
通信制御 | NFC Forum Type3 TAG機能搭載 通信速度:212kbps TAGデータ格納用1Kbyte Data Flash |
ML7630との通信用コマンド生成機能搭載 通信速度:212kbps ユーザデータ格納用1Kbyte Data Flash |
ホストI/F | I2Cスレーブ:標準モード(100kbit/s)、ファーストモード(400kbit/s)対応 ホストマイコンからコンフィグレーションデータ変更可能 |
|
汎用ポート | 入出力ポート×15ch | 入出力ポート×11ch |
ADC | 逐次比較型10ビットA/Dコンバータ(外部信号3ch) (AIN0、AIN1、AIN2) |
逐次比較型10ビットA/Dコンバータ(外部信号3ch) (AIN0、AIN1、AIN2) |
リセット | RESET_N端子リセット、パワーオン検出リセット、WDTオーバーフローリセット | |
クロック | 低速側クロック:内蔵RC発振(32.768kHz) 高速側クロック:RX0/RX1アンテナ入力(13.56MHz) |
低速側クロック:内蔵RC発振(32.768kHz) 高速側クロック:水晶発振(27.12MHz) |
パッケージ | 34ピンWL-CSP(2.6×2.6mm、0.4mmピッチ) | 32ピンWQFN(5.0×5.0mm、0.5mmピッチ) |
動作温度 | -40℃~85℃ |
開発サポート
ML7630/ML7631チップセットには、簡単にワイヤレス給電の評価を開始できる評価キットが2018年7月から提供される予定です。データシートおよびアプリケーションノート、ユーザ個別の設定がPCから可能なコンフィグレーションツール、アンテナサポートなど様々なサポートを用意しています。
13.56MHz(NFC)ワイヤレス給電チップセット
■特設サイト
■サポートサイト
ロームグループは、スマートフォンやタブレット端末向けのワイヤレス給電規格(WPC Qiなど)に対応した様々な製品を開発、提供しています。ラピスセミコンダクタは、NFC Forumのプリンシパルメンバであるロームグループの一員としてロームと共に超小型ワイヤレス給電システムが求められるウェアラブル機器に適した13.56MHzワイヤレス給電の規格策定に積極的に取り組んでいます。
知って得するキーポイント
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業界最高* 8Vゲート耐圧の150V GaN HEMT量産体制を確立 ゲート駆動電圧マージンを拡張、汎用パッケージ採用
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xEV用機器の小型化とノイズ設計が容易 フォトカプラ/補助巻線不要の絶縁型フライバックコンバータ
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ウェアラブル機器など小型・薄型機器に最適独自の絶縁構造で高効率化と安全に貢献
- 長辺電極タイプシャント抵抗器LTR10L 小型1220サイズで業界最高クラス*の定格電力と抵抗温度係数を実現
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微発光用途での明るさ、色味のばらつき低減 発光調整の設計工数削減、インジケータ類の視認性を向上
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小型、300mA出力、低ノイズLDO 高性能化が進むADASセンサ・レーダーの電源ニーズに対応
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業界トップクラスの安定動作を実現 QuiCur™技術により電源設計工数を大幅削減
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デイジーチェーン、End to Endのデータ監視映像伝送経路をシンプル化、機能安全に貢献
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高精度・超低消費の電圧監視により車載・産業機器の機能安全に貢献
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低VFと高速trrを両立し、さらに超低スイッチングノイズ
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100nFの出力コンデンサで安定動作しコンデンサ課題に対応
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異常状態通知機構に対応したPMICで、業界最小*の3.5mm角サイズを達成
- 小型化によっても従来品同等の性能を実現し信頼性は向上
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業界最速の逆回復時間と業界トップクラスの低オン抵抗を両立 産業機器や白物家電のさらなる損失低減を実現
- QuiCur™ : 電源ICの応答性能を極限まで追求できる革新的電源技術:高速負荷応答技術「QuiCur™」とは
- 220機種以上のラインアップを持つモータードライバーIC:多彩な機能と高効率ドライブ ブラシ付きDCモータードライバーIC
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- 業界最小クラスWi-SUN通信対応モジュールおよびUSBドングル:電波法認証取得済みのUSBドングルで、Wi-SUNを後付け
- BP35A1 : Wi-SUN対応920MHz Sub-GHz無線モジュール:様々な機器にWi-SUN通信を簡単に導入できる
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環境センサ Part 1:ラピスセミコンダクタ 熱画像を簡単に取得できる赤外線イメージセンサ
- 環境センサ Part 2:高感度を達成し省電力化と小型化を促進する光学式脈波センサIC : BH1790GLC
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環境センサ Part 3:16bit シリアル出力 デジタルカラーセンサ IC : BH1745NUC
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環境センサ Part 4:アナログ出力およびサーモスタット出力温度センサIC
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環境センサ Part 5:光源によるばらつきが少ないアナログ照度センサIC
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環境センサ Part 6:利便性を高めたデジタル出力照度センサIC
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環境センサ Part 7:一体型パッケージ3in1近接照度センサ
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環境センサ Part 9:透過型フォトインタラプタセレクション
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環境センサ Part 10:赤外発光ダイオード
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環境センサ Part 11:光センサの基本となる受光素子 : フォトダイオード
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環境センサ Part 12:光センサの基本となる受光素子 : フォトトランジスタ
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NextDrive Wi-SUN Cube:ローム製Wi-SUNモジュールを搭載した世界最小クラスIoTゲートウェイ
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KX126 : 歩数計測機能を内蔵した加速度センサ:スマートフォンやウェアラブル機器のニーズに応える超低消費電流3軸加速度センサ
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BD9251FV : 人感センサ用IC:人感センスに必要な機能を集積 省スペースで幅広いアプリケーションに対応
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静電スイッチコントローラIC:業界トップクラスのノイズ耐性と高感度の両立を実現 厚い筐体でも指の接触を安定して検知
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Arduino拡張ボード : SensorShield-EVK-002:IoT機器開発を促進 5分でセンサ環境を構築できるセンサシールド
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ML62Q1000シリーズ:ローパワー&タフ&セーフティ 16ビット汎用マイコン:スタータキットを拡充し簡単導入をサポート
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CQ出版「絵解き マイコンCプログラミング教科書」
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EnOceanを活用したIoTソリューション
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IEEE802.15.4kとSigfoxのLPWA間のブリッジ通信を実現:業界初の「LPWAブリッジ通信用ソフトウェア」を開発
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Wi-SUN Enhanced HAN対応の無線通信モジュール:BP35C0-J11:IoT機器向け最新規格に対応新サービスの普及に貢献
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業界唯一の音声再生マイコンスタータキット:SK-AD03-D610Q304:音声データ作成とソフトウェア開発・評価を完結できるスタータキット
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広域メッシュネットワークの構築に最適な無線通信LSI マルチバンドRF、大容量メモリ、セキュリティ用ハードウェアエンジン搭載
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