電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

直接洽詢工程師

減輕環境負載的電源技術動態 Part 3

一項可以減少工業廢棄物的技術:
無線充電

Keyword
  • 無線充電
  • 功率傳輸
  • USBPD
  • 減少充電器
  • WPC Qi AirFuel Alliance
  • PMA
  • A4WP
  • AirFuel Inductive
  • Rezence
  • AirFuel Resonant
  • BD57011AGWL
  • BD57015GWL
  • BD57020MWV
  • BD57021MWV
  • WPC Qi Ver.1.2
  • BPP(Baseline Power Profile)
  • EPP(Extended Power Profile)
  • ML610Q772
  • FOD
  • Qi參考板
  • BD57020MWV-EVK-001
  • BD57015GWL-EVK-001
  • Qi參考設計

-這種可以“減少工業廢棄物”的電源技術是怎樣的技術呢?

這是指無線充電技術。現今平板電腦和智慧型手機等行動裝置的資料傳輸,採用無線方式已經變得司空見慣。然而在功率傳輸方面,主要仍透過以AC/DC電源供應器等有線方式進行,例如USB充電等。無線充電技術之所以備受矚目,是因為使用該技術進行充電時不再需要使用電源線,這非常有助於提高裝置連接器的安全性、防水性以及防塵性。不僅如此,由於使用一台充電裝置可以給各種各樣的裝置充電,因此無需一台裝置配一個充電器,可大幅減少充電器的數量,這將非常有助於環境保護。

-我想蘋果公司已經宣佈支援無線充電。另外,我們也能感覺到無線充電用的可選裝置也正在增多。

如今,為了推廣無線充電,相關業界團體正在致力於國際化標準的制定。以歐美國家為中心,無線充電已經應用於多款智慧型手機,同時在飯店、機場、餐廳、汽車等公共設施領域的應用也日益普及。

-我認為共用1台充電裝置這點會成為標準化規定的,那麼請問都有哪些標準呢?

目前主要的標準是由兩個團體組織制定的3個標準。最早頒佈的是“Qi”國際標準,是由WPC(Wireless Power Consortium)這個組織制定並推行的標準。Qi發音為“氣”。另外兩個標準是由AirFuel Alliance這個組織制定的。實際上,AirFuel是由PMA、Power Matters Alliance、A4WP及Alliance for Wireless Power合併而成的聯盟組織。目前正在推廣兩個不同的標準,即原PMA標準、現在的AirFuel Inductive電磁感應標準和原Rezence標準、現在的AirFuel Resonant磁共振標準。另外,現在很多場合也使用舊標準名稱,所以稍微有些混亂。

順便提一下,關於您剛才提到的蘋果公司的情況,還有很多資訊是不確定的,比如iPhone8支援Qi標準。與此同時,相關元件、裝置製造商及服務商針對應滿足哪個標準還處於不確定的階段,標準方面也還在朝提高功率方向制定中。就ROHM而言,ROHM已經成為WPC的正式成員,從WPC的Qi標準制定階段開始就參與,並正積極研發符合市場需求的產品。

-ROHM目前有哪些產品呢?

目前無線充電控制IC有接收端(端子)的BD57011AGWLBD57015GWL和發射端(充電端)的BD57020MWVBD57021MWV。這些產品均滿足WPC Qi Ver.1.2標準。

另外,配置這些IC的公板也已開始銷售。發射端的BD57020MWV-EVK-001和接收端的BD57015GWL-EVK-001是截至2016年3月業界最早取得WPC Qi標準中功率Qi認證的公板。

-那麼接下來請您具體介紹一下無線充電控制IC。

首先來看一下現有的產品系列和產品所支援的標準。這樣會更容易理解接下來的內容。

機型名稱 功能 支援標準 最大輸出功率
BD57011AGWL 接收端 WPC Qi標準 Ver1.2(BPP) 5W
BD57021MWV 發射端 WPC Qi標準 Ver1.2(BPP)、原PMA標準
BD57015GWL 接收端 WPC Qi標準 Ver1.2(BPP、EPP) 15W
BD57020MWV 發射端 WPC Qi標準 Ver1.2(BPP、EPP)

所支援的標準版本都是最新版本。BPP是Baseline Power Profile的簡稱,也被稱為“低功率標準”,是5W以下的標準。EPP是Extended Power Profile的簡稱,是15W以下中功率的標準。BD57015GWL和BD57020MWV同時滿足了低功率和中功率兩種標準的要求。

-這麼說來,ROHM是擁有支援5W以下和支援15W以下的接收端/發射端的產品系列是嗎?

是的。在這裡介紹一下其中滿足WPC Qi標準中功率(EPP)標準的晶片組BD57015GWL和BD57020MWV。

該晶片組不僅滿足5W的低功率標準,還滿足多3倍的15W中功率標準,實現了與有線相同的充電功率。不僅支援智慧型手機充電,還支援平板電腦等10W級應用的無線充電。右圖是BD57015GWL和BD57020MWV的系統構成示意圖。功率透過電磁感應從發射端運輸到接收端。基本上與變壓器的原理相同。

I-9_graf02

-關於接收端的BD57015GWL,電路方塊圖的資料包(Packet)生成電路處寫著不僅支援Qi標準,還支援PMA標準。前面的表格中也是這樣的,能給我們具體說明一下嗎?

BD57015GWL還支援PMA標準,也就是現在的AirFuel Inductive標準,配置雙模通信功能,已實現WPC Qi中功率和5W的PMA之間自動切換。這樣就實現了無論使用哪種標準的充電器都可以充電的端子。

-發射端的構成中,除BD57020MWV外,還需要微控制器和驅動電路是嗎?

是的。微控制器作為控制器是必要零件。這款微控制器是ROHM集團旗下LAPIS半導體的ML610Q772,為了使產品滿足Qi標準要求,出廠前就已預裝了韌體。寫著“驅動電路”的部分,是由MOSFET組成的半橋或全橋的電源電路,是用來驅動線圈的電路。MOSFET的閘極驅動由BD57020MWV進行。

-還有其他的特點嗎?

還配置了異物檢測功能FOD(Foreign Object Detection)。發射器和接收器之間如果有迴紋針等金屬物體,可能會因金屬發熱導致外殼變形或灼傷。為了提高安全性,Qi標準中要求必須配置FOD功能。另外,產品中還內建了過電壓保護、過電流保護、過熱保護、防止低電壓誤動作等保護電路。

-明白了。接下來請您介紹一下參考板。

參考板有兩種,即發射端的BD57020MWV-EVK-001和接收端的BD57015GWL-EVK-001,從參考板的名稱就能得知分別是由BD57020MWV和BD57015GWL所組成。參考板已經取得了WPC Qi中功率的Qi標準認證,因此與其他已經取得Qi認證的產品是相容的。使用這些參考板,可以進行各種測試和驗證。

關於參考板的更詳細資訊和參考設計的相關資訊,官網中有詳細介紹,歡迎點擊查閱。另外,公板還可透過網路商購買。

I-9_graf03

-最後請您總結一下,謝謝。

無線充電由於不再需要電源線,具有可排除連接器相關問題的優點,同時,由於一台充電裝置可用於各種裝置,從可減少充電器數量的角度看,還非常有助於降低環境負擔。另外,隨著標準的發展,充電功率越來越大,已經從5W級的智慧型手機等級發展到10W級的平板電腦等級,預計充電功率還會進一步提高。這種發展使更多裝置的無線充電成為可能,有望進一步降低環境負擔。

I-9_graf04

右圖表示WPC Qi標準的發展和ROHM的Roadmap。ROHM積極加入業界標準組織,提前掌握未來市場趨勢,積極研發可滿足客戶需求,且節能環保的產品,為解決全球面臨的課題而做出貢獻。

Power SupplyIC Technical Materials Free Download