大电池容量、小尺寸的可穿戴设备要如何选择无线供电芯片组？

文︱郭紫文

图︱ROHM

近年来，消费电子市场迅速扩大，可穿戴设备持续放量上涨，对于其安全性能的要求也越来越高。在这种趋势下，无线供电逐渐崭露头角，其密封无孔设计大幅提高了设备防水防尘性能，能够降低触电风险，放置充电也让充电变得更加简单便捷。

“提到无线供电，很多人首先会想到智能手机、平板电脑这一类Qi供电，”罗姆半导体（上海）有限公司技术中心主管吴娟表示，虽然Qi标准产品供电容量能够达到15W，但其尺寸较大，“对于小型的可穿戴设备，Qi规格是不适用的。”因此，面向小型可穿戴设备，罗姆旗下蓝碧石科技推出了第一代无线供电芯片组“ML763x”。

第一代产品主要应用于TWS耳机、无线键鼠等设备中，能够达到200mW供电功率。而对于稍大电池容量的产品，至少需要500mW以上的供电功率，这时以往的方案均不适合。吴娟介绍，为了满足市场需求，罗姆推出了高达1W供电量的第二代无线供电芯片组“ML766x”，主要针对腕式血压计、助听器、智能手表、电动牙刷等产品。

本次发布的无线供电芯片组包括发射端LSI“ML7661”和接收端LSI“ML7660”，发射端LSI采用40pin WQFN封装，而接收端LSI采用30pin WL－CSP封装或32pin WQFN封装。吴娟表示，客户可根据充电目标尺寸大小或充电系统尺寸具体需求，选择合适的封装。

据介绍，新一代无线供电芯片组“ML766x”采用磁场共振供电方式，通过发射端与接收端的共振频率来提高效率，以业界超小系统尺寸使可穿戴设备兼具无线供电和非接触通信两种功能。

一般来说，供电系统包括天线、IC和外围元器件，Qi标准产品系统尺寸达到650mm2。前面也提到，即使Qi标准产品最大供电量高达15W，对于小型电子设备来说，其尺寸超出规格且面积过大。ML766x芯片组将通信频率提高到13．56MHz，极大缩减了天线尺寸；另一方面，该芯片组内置SPI／I2C通信协议，供电系统无需MCU即可实现通信控制。与市面上普通产品（供电量0．5W、频率100kHz）相比，ML766x芯片组的系统尺寸面积减少了30％。此外，根据所需供电量，该芯片组通过优化控制发射功率，从而抑制了LSI主体发热量，实现了高达1W的无线供电容量，较之普通产品，供电量也提高了两倍。

此外，ML766x的接收端还搭载了496Byte闪存和10位A／D，同时内置NFC Forum Type 3 Tag功能，使用13．56MHz近场通信技术，与无线供电复用，只需一根天线便可同时进行无线供电和无线通信两种功能。NFC典型模式也新增至四种通信模式，包括读卡器模式、卡模拟模式、点对点模式和无线供电模式。

面向市场应用，本次发布的芯片组在旋转结构设备中具有很大优势。例如，游戏主机冷却风扇上的LED灯需要无线供电，避免因线缠绕而无法供电。同时也可通过无接触通信获取位置传感器信息，从而控制风扇转速，提高设计灵活性。再比如，通过芯片组检测电动自行车扭矩，并控制速度。

据吴娟介绍，新产品符合中国《无线电管理规定》要求的频率和功率标准，客户未来仍可以放心使用。据透露，第二代无线供电芯片组“ML766x”将于2022年4月份正式量产，初期量产规模预计为每月10万片。在罗姆的未来规划中，下一代无线供电芯片组正在开发中，预计最大供电量设置为250mW，更进一步朝着小型化、薄型化方向研发，致力于将无线供电扩大应用到各种应用产品中。