可輕松實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電功能的13.56MHz無(wú)線充電模塊

【導(dǎo)讀】近年來(lái)，在智能手機(jī)和智能手表等眾多的應(yīng)用領(lǐng)域，由于可以取消充電端口并提高防水和防塵性能，無(wú)線供電功能的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同樣，在小型薄型設(shè)備領(lǐng)域，對(duì)這種非常方便的無(wú)線供電功能的需求也日益增長(zhǎng)。另一方面，由于天線形狀、尺寸和距離等因素會(huì)影響到能否實(shí)現(xiàn)供電功能以及供電效率，因此需要在電子設(shè)備整機(jī)上反復(fù)進(jìn)行試制、調(diào)整、評(píng)估等工作之后才能實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電功能，這使得天線設(shè)計(jì)和布局設(shè)計(jì)方面的開(kāi)發(fā)負(fù)擔(dān)非常繁重。因此，業(yè)內(nèi)對(duì)于更好地通用于小型設(shè)備的無(wú)線供電標(biāo)準(zhǔn)和方式的期望值越來(lái)越高。

無(wú)線供電方式及其特點(diǎn)

無(wú)線供電方式有很多種，比如磁共振方式（通過(guò)使發(fā)射端和接收端的諧振器形成磁場(chǎng)共振來(lái)傳輸電力）和電磁感應(yīng)方式（利用在發(fā)射端和接收端之間產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)來(lái)傳輸電力）。其中，磁共振方式的13.56MHz無(wú)線充電，因其頻率高而具有可采用更小型天線的特點(diǎn)。

ROHM推出的無(wú)線充電模塊為天線和電路板一體型模塊，支持13.56MHz，可輕松實(shí)現(xiàn)小型薄型設(shè)備的無(wú)線供電功能。

圖1. 無(wú)線供電方式比較

支持13.56MHz高頻段的無(wú)線充電模塊“BP3621”和“BP3622”簡(jiǎn)介

此次介紹的“BP3621（發(fā)射端模塊）”“BP3622（接收端模塊）”是業(yè)內(nèi)率先（截至2021年11月ROHM調(diào)查數(shù)據(jù)）使用13.56MHz頻段的小型通用無(wú)線充電模塊，可提供高達(dá)200mW的供電量，而且，通過(guò)優(yōu)化天線/布局設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了約20mm～30mm見(jiàn)方的小尺寸模塊。由于可以顯著減少優(yōu)化供電效率所需的試制、調(diào)整、評(píng)估等工作的開(kāi)發(fā)工時(shí)，因此可以輕松實(shí)現(xiàn)小型薄型設(shè)備的無(wú)線供電功能。此外，內(nèi)置天線還支持雙向數(shù)據(jù)通信和NFC Forum Type3 Tag通信，這將有助于擴(kuò)展應(yīng)用產(chǎn)品的通信功能。

照片1. 無(wú)線充電模塊“BP3621”和“BP3622”

接下來(lái)介紹“BP3621”和“BP3622”（以下簡(jiǎn)稱“本產(chǎn)品”）的具體功能及其效果。

可大大縮短開(kāi)發(fā)周期，并輕松實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電功能

本產(chǎn)品采用了特有的匹配調(diào)整的天線設(shè)計(jì)技術(shù)、以及可以減少布線損耗的電路板布局設(shè)計(jì)技術(shù)。作為集成了這些技術(shù)的天線和電路板一體型模塊，與天線和控制電路單獨(dú)配置的情況相比，可以保證饋電特性，因此無(wú)需進(jìn)行天線設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)和饋電特性評(píng)估即可進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)估。這將顯著縮短開(kāi)發(fā)周期和電路板修改的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)，并可輕松實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電功能。

圖2. 開(kāi)發(fā)流程對(duì)比示意圖

外殼設(shè)計(jì)的靈活性更高

本產(chǎn)品采用13.56MHz高頻段的磁共振方式，天線尺寸更小，從而能夠?qū)⑻炀€、匹配電路和無(wú)線充電IC集成在小型電路板上，這是現(xiàn)有無(wú)線供電標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn)的。尺寸方面，發(fā)射端模塊“BP3621”為35.0mm × 26.0mm × 1.5mm，接收端模塊“BP3622”為24.0mm × 17.0mm × 1.5mm。另外，將所需元器件全部安裝在正面，通過(guò)采用背面全平的電路板結(jié)構(gòu)，使其更易于粘貼在外殼上，從而有助于簡(jiǎn)化外殼結(jié)構(gòu)并提高設(shè)計(jì)靈活性。

圖3. 產(chǎn)品尺寸和外觀

通過(guò)模塊內(nèi)置的天線，擴(kuò)展數(shù)據(jù)通信功能

由于本產(chǎn)品使用與NFC通信標(biāo)準(zhǔn)相同的13.56MHz高頻段，因此通過(guò)模塊內(nèi)置的天線可以同時(shí)支持供電和通信兩種功能。可進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信（通信速度為212kbps，最多256字節(jié)）和NFC Forum Type3 Tag通信，有助于擴(kuò)展應(yīng)用產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通信功能，比如傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備信息和認(rèn)證信息的數(shù)據(jù)安全傳輸與改寫、固件下載、電池輸出電壓值的發(fā)送等。

圖4. 無(wú)線數(shù)據(jù)通信示意圖

無(wú)線充電模塊采用案例

為了提高便利性并實(shí)現(xiàn)防水防塵功能，業(yè)內(nèi)已經(jīng)在研究在各種應(yīng)用設(shè)備中內(nèi)置無(wú)線充電模塊。對(duì)于無(wú)線連接正在逐漸成為標(biāo)配的電腦鍵盤而言，可以說(shuō)是一個(gè)很好的應(yīng)用案例，因?yàn)榭梢允∪ジ鼡Q電池和通過(guò)數(shù)據(jù)線連接充電的麻煩。通過(guò)從內(nèi)置供電模塊的平板電腦向內(nèi)置電力接收模塊的移動(dòng)鍵盤供電，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需更換電池、無(wú)需充電的完全無(wú)線鍵盤。

圖5. 應(yīng)用案例 

本產(chǎn)品還適用于要求防水和防塵的設(shè)備，例如電子貨架標(biāo)簽和GPS跟蹤器等應(yīng)用。電力接收模塊的重量?jī)H為0.38g，因此在某些案例中，通過(guò)安裝無(wú)線充電模塊，就可以使用更小容量的電池，有助于減輕電子設(shè)備的重量。預(yù)計(jì)本產(chǎn)品在未來(lái)將會(huì)擴(kuò)大應(yīng)用到更多案例中。

提供應(yīng)用指南，為客戶設(shè)計(jì)提供大力支持

ROHM在官網(wǎng)上發(fā)布了應(yīng)用指南，致力于進(jìn)一步為客戶輕松實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電功能并縮短開(kāi)發(fā)周期貢獻(xiàn)力量。在應(yīng)用指南中，提供了作為主要功能的電源功能和通信功能的設(shè)置條件、以及使用連接方法等內(nèi)容。今后，ROHM還計(jì)劃擴(kuò)大評(píng)估板等產(chǎn)品的陣容，進(jìn)一步強(qiáng)化支持體系，以促進(jìn)無(wú)線充電模塊的普及。

圖6. 應(yīng)用指南

結(jié)語(yǔ)

未來(lái)，ROHM將繼續(xù)擴(kuò)充外形小巧、輸出功率高的無(wú)線充電模塊產(chǎn)品陣容，進(jìn)一步拓展應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大適用的目標(biāo)設(shè)備范圍，為減少客戶的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期和提高應(yīng)用產(chǎn)品的便利性做出貢獻(xiàn)。

圖7. 產(chǎn)品陣容

【關(guān)于羅姆（ROHM）】

羅姆（ROHM）成立于1958年，由起初的主要產(chǎn)品-電阻器的生產(chǎn)開(kāi)始，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已成為世界知名的半導(dǎo)體廠商。羅姆的企業(yè)理念是：“我們始終將產(chǎn)品質(zhì)量放在第一位。無(wú)論遇到多大的困難，都將為國(guó)內(nèi)外用戶源源不斷地提供大量?jī)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并為文化的進(jìn)步與提高作出貢獻(xiàn)”。

羅姆的生產(chǎn)、銷售、研發(fā)網(wǎng)絡(luò)分布于世界各地。產(chǎn)品涉及多個(gè)領(lǐng)域，其中包括IC、分立式元器件、光學(xué)元器件、無(wú)源元器件、功率元器件、模塊等。在世界電子行業(yè)中，羅姆的眾多高品質(zhì)產(chǎn)品得到了市場(chǎng)的許可和贊許，成為系統(tǒng)IC和先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)方面的主導(dǎo)企業(yè)。

【關(guān)于羅姆（ROHM）在中國(guó)的業(yè)務(wù)發(fā)展】

銷售網(wǎng)點(diǎn)：起初于1974年成立了羅姆半導(dǎo)體香港有限公司。在1999年成立了羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司， 2006年成立了羅姆半導(dǎo)體（深圳）有限公司，2018年成立了羅姆半導(dǎo)體（北京）有限公司。為了迅速且準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)不斷擴(kuò)大的中國(guó)市場(chǎng)的要求，羅姆在中國(guó)構(gòu)建了與總部同樣的集開(kāi)發(fā)、銷售、制造于一體的垂直整合體制。作為羅姆的特色，積極開(kāi)展“密切貼近客戶”的銷售活動(dòng)，力求向客戶提供周到的服務(wù)。目前在中國(guó)共設(shè)有20處銷售網(wǎng)點(diǎn)，其中包括香港、上海、深圳、北京這4家銷售公司以及其16家分公司（分公司：大連、天津、青島、南京、合肥、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、廈門、珠海、重慶、福州）。并且，正在逐步擴(kuò)大分銷網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)中心：在上海和深圳設(shè)有技術(shù)中心和QA中心，在北京設(shè)有華北技術(shù)中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。技術(shù)中心配備精通各類市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)支持人員，可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式，針對(duì)客戶需求進(jìn)行技術(shù)提案。并且，當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生不良情況時(shí)，QA中心會(huì)在24小時(shí)以內(nèi)對(duì)申訴做出答復(fù)。

生產(chǎn)基地：1993年在天津（羅姆半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司）和大連（羅姆電子大連有限公司）分別建立了生產(chǎn)工廠。在天津進(jìn)行二極管、LED、激光二極管、LED顯示器和光學(xué)傳感器的生產(chǎn)，在大連進(jìn)行電源模塊、熱敏打印頭、接觸式圖像傳感器、光學(xué)傳感器的生產(chǎn)，作為羅姆的主力生產(chǎn)基地，源源不斷地向中國(guó)國(guó)內(nèi)外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。

社會(huì)貢獻(xiàn)：羅姆還致力于與國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)關(guān)和企業(yè)加強(qiáng)合作，積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的研發(fā)活動(dòng)。2006年與清華大學(xué)簽訂了產(chǎn)學(xué)聯(lián)合框架協(xié)議，積極地展開(kāi)關(guān)于電子元器件先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合。2008年，在清華大學(xué)內(nèi)捐資建設(shè)“清華-羅姆電子工程館”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清華大學(xué)設(shè)立了“清華-羅姆聯(lián)合研究中心”，從事光學(xué)元器件、通信廣播、生物芯片、SiC功率器件應(yīng)用、非揮發(fā)處理器芯片、傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（結(jié)構(gòu)設(shè)施健康監(jiān)測(cè)）、人工智能（機(jī)器健康檢測(cè)）等聯(lián)合研究項(xiàng)目。除清華大學(xué)之外，羅姆還與國(guó)內(nèi)多家知名高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作，不斷結(jié)出豐碩成果。

羅姆將以長(zhǎng)年不斷積累起來(lái)的技術(shù)力量和高品質(zhì)以及可靠性為基礎(chǔ)，通過(guò)集開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的扎實(shí)的技術(shù)支持、客戶服務(wù)體制，與客戶構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)的合作關(guān)系，作為扎根中國(guó)的企業(yè)，為提高客戶產(chǎn)品實(shí)力、客戶業(yè)務(wù)發(fā)展以及中國(guó)的節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。