《可輕松實現無線供電功能的13.56MHz無線充電模塊》白皮書

時間：2022-05-12 18:26:32

關鍵字：羅姆無線充電智能手機

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[導讀]近年來，在智能手機和智能手表等眾多的應用領域，由于可以取消充電端口并提高防水和防塵性能，無線供電功能的應用越來越廣泛。同樣，在小型薄型設備領域，對這種非常方便的無線供電功能的需求也日益增長。另一方面，由于天線形狀、尺寸和距離等因素會影響到能否實現供電功能以及供電效率，因此需要在電子設備整機上反復進行試制、調整、評估等工作之后才能實現無線供電功能，這使得天線設計和布局設計方面的開發(fā)負擔非常繁重。因此，業(yè)內對于更好地通用于小型設備的無線供電標準和方式的期望值越來越高。

市場發(fā)展趨勢

近年來，在智能手機和智能手表等眾多的應用領域，由于可以取消充電端口并提高防水和防塵性能，無線供電功能的應用越來越廣泛。同樣，在小型薄型設備領域，對這種非常方便的無線供電功能的需求也日益增長。另一方面，由于天線形狀、尺寸和距離等因素會影響到能否實現供電功能以及供電效率，因此需要在電子設備整機上反復進行試制、調整、評估等工作之后才能實現無線供電功能，這使得天線設計和布局設計方面的開發(fā)負擔非常繁重。因此，業(yè)內對于更好地通用于小型設備的無線供電標準和方式的期望值越來越高。

無線供電方式及其特點

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

ROHM推出的無線充電模塊為天線和電路板一體型模塊，支持13.56MHz，可輕松實現小型薄型設備的無線供電功能。

圖1. 無線供電方式比較

支持13.56MHz高頻段的無線充電模塊“BP3621”和“BP3622”簡介

此次介紹的“BP3621(發(fā)射端模塊)”“BP3622(接收端模塊)”是業(yè)內率先(截至2021年11月ROHM調查數據)使用13.56MHz頻段的小型通用無線充電模塊，可提供高達200mW的供電量，而且，通過優(yōu)化天線/布局設計實現了約20mm～30mm見方的小尺寸模塊。由于可以顯著減少優(yōu)化供電效率所需的試制、調整、評估等工作的開發(fā)工時，因此可以輕松實現小型薄型設備的無線供電功能。此外，內置天線還支持雙向數據通信和NFC Forum Type3 Tag通信，這將有助于擴展應用產品的通信功能。

照片1. 無線充電模塊“BP3621”和“BP3622”

接下來介紹“BP3621”和“BP3622”(以下簡稱“本產品”)的具體功能及其效果。

可大大縮短開發(fā)周期，并輕松實現無線供電功能

本產品采用了特有的匹配調整的天線設計技術、以及可以減少布線損耗的電路板布局設計技術。作為集成了這些技術的天線和電路板一體型模塊，與天線和控制電路單獨配置的情況相比，可以保證饋電特性，因此無需進行天線設計、布局設計和饋電特性評估即可進行產品評估。這將顯著縮短開發(fā)周期和電路板修改的設計負擔，并可輕松實現無線供電功能。

圖2. 開發(fā)流程對比示意圖

外殼設計的靈活性更高

本產品采用13.56MHz高頻段的磁共振方式，天線尺寸更小，從而能夠將天線、匹配電路和無線充電IC集成在小型電路板上，這是現有無線供電標準難以實現的。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，通過采用背面全平的電路板結構，使其更易于粘貼在外殼上，從而有助于簡化外殼結構并提高設計靈活性。

圖3. 產品尺寸和外觀

通過模塊內置的天線，擴展數據通信功能

由于本產品使用與NFC通信標準相同的13.56MHz高頻段，因此通過模塊內置的天線可以同時支持供電和通信兩種功能?？蛇M行雙向數據通信(通信速度為212kbps，最多256字節(jié))和NFC Forum Type3 Tag通信，有助于擴展應用產品的數據通信功能，比如傳感器數據、設備信息和認證信息的數據安全傳輸與改寫、固件下載、電池輸出電壓值的發(fā)送等。

圖4. 無線數據通信示意圖

無線充電模塊采用案例

為了提高便利性并實現防水防塵功能，業(yè)內已經在研究在各種應用設備中內置無線充電模塊。對于無線連接正在逐漸成為標配的電腦鍵盤而言，可以說是一個很好的應用案例，因為可以省去更換電池和通過數據線連接充電的麻煩。通過從內置供電模塊的平板電腦向內置電力接收模塊的移動鍵盤供電，可以實現無需更換電池、無需充電的完全無線鍵盤。