IoT技術情報サイト

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年03月ラピスセミコンダクタ調べ

注目ワード
  • 世界最小のワイヤレス給電制御チップセット
  • ML7630
  • ML7631
  • 13.56MHz
  • SoC(システムオンチップ)
  • MicroUSBコネクタ
  • ヒアラブル機器
  • 200mW出力のLDO
  • Li-ionバッテリの充電で重要となる温度管理
  • NFC Forum Type3 Tag v1.0
  • Bluetoothのペアリング
  • 送電量を最適化
  • 異物
  • 発熱やデータの破壊を防止
  • 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
  • 評価キット

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

世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631のヒアラブル機器への応用イメージ

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。

世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631。200mW出力のLDOで様々な電圧の二次電池充電に対応

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。

世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631。Li-ionバッテリの安全な充電が可能

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。

世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631。NFC Forum Type3 Tag機能搭載

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。

世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631。送電電力の最適化機能

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。

世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631。安全性を高める異物検出機能と脱着検出機能

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
世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631。ML7630の内部ブロック図
ML7631:13.56MHz(NFC)ワイヤレス送電LSI
世界最小ワイヤレス給電制御チップセットML7630/ML7631。ML7631の内部ブロック図
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。

技術資料ダウンロード