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(xiàn)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(diào)整、評估等工作之后才能實現(xiàn)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(nèi)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(chǎn)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(xiàn)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(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(xiàn)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(diào)整、評估等工作的開發(fā)工時，因此可以輕松實現(xiàn)小型薄型設備的無線供電功能。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，這將有助于擴展應用產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)無線供電功能

本產(chǎn)品采用了特有的匹配調(diào)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(chǎn)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(xiàn)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(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€、匹配電路和無線充電IC集成在小型電路板上，這是現(xiàn)有無線供電標準難以實現(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，通過采用背面全平的電路板結(jié)構，使其更易于粘貼在外殼上，從而有助于簡化外殼結(jié)構并提高設計靈活性。

圖3. 產(chǎn)品尺寸和外觀

通過模塊內(nèi)置的天線，擴展數(shù)據(jù)通信功能

由于本產(chǎn)品使用與NFC通信標準相同的13.56MHz高頻段，因此通過模塊內(nèi)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(shù)據(jù)通信(通信速度為212kbps，最多256字節(jié))和NFC Forum Type3 Tag通信，有助于擴展應用產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通信功能，比如傳感器數(shù)據(jù)、設備信息和認證信息的數(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. 無線數(shù)據(jù)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(xiàn)防水防塵功能，業(yè)內(nèi)已經(jīng)在研究在各種應用設備中內(nèi)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(shù)據(jù)線連接充電的麻煩。通過從內(nèi)置供電模塊的平板電腦向內(nèi)置電力接收模塊的移動鍵盤供電，可以實現(xiàn)無需更換電池、無需充電的完全無線鍵盤。

圖5. 應用案例

本產(chǎn)品還適用于要求防水和防塵的設備，例如電子貨架標簽和GPS跟蹤器等應用。電力接收模塊的重量僅為0.38g，因此在某些案例中，通過安裝無線充電模塊，就可以使用更小容量的電池，有助于減輕電子設備的重量。預計本產(chǎn)品在未來將會擴大應用到更多案例中。

提供應用指南，為客戶設計提供大力支持

ROHM在官網(wǎng)上發(fā)布了應用指南，致力于進一步為客戶輕松實現(xiàn)無線充電功能并縮短開發(fā)周期貢獻力量。在應用指南中，提供了作為主要功能的電源功能和通信功能的設置條件、以及使用連接方法等內(nèi)容。今后，ROHM還計劃擴大評估板等產(chǎn)品的陣容，進一步強化支持體系，以促進無線充電模塊的普及。

圖6. 應用指南

結(jié)語

未來，ROHM將繼續(xù)擴充外形小巧、輸出功率高的無線充電模塊產(chǎn)品陣容，進一步拓展應用領域，擴大適用的目標設備范圍，為減少客戶的設計開發(fā)周期和提高應用產(chǎn)品的便利性做出貢獻。

圖7. 產(chǎn)品陣容