不可不知的无线充电IC种类
无线充电技术为当今领先的充电技术,致力于为无线充电板与任何配备相应产品的移动设备间的互操作建立国际标准,越来越多的厂商致力于无线充电ic解决方案的研究。下面小编跟大家分享几家知名厂商的无线充电IC。
TI BQ25892电池充电管理IC
1、BQ25892描述
bq25892 是适用于锂离子电池和锂聚合物电池的高度集成型 5A 开关模式电池充电管理和系统电源路径管理器件。 此类器件支持高输入电压快速充电。 其低阻抗电源路径对开关模式运行效率进行了优化、缩短了电池充电时间并延长了放电阶段的电池使用寿命。 具有充电和系统设置的 I2C 串行接口使得此器件成为一个真正的灵活解决方案。
2、特性
高效 5A、1.5MHz 开关模式降压充电
2A 充电电流下的充电效率高达 93%;3A 充电电流下的充电效率高达 91%
针对高电压输入 (9V/12V) 进行了优化
低功耗 PFM 模式,适用于轻负载操作
USB On-the-Go (OTG),可调输出电压范围为 4.5V 至 5.5V
可选 500KHz/1.5MHz 升压转换器,输出电流高达 2.4A
5V/1A 输出时的升压效率为 93%
精确的断续模式过流保护
单个输入,支持 USB 输入和可调高压适配器
支持 3.9V 至 14V 输入电压范围
输入电流限制(100mA 至 3.25A,分辨率为 50mA),支持 USB2.0、USB3.0 标准和高压适配器
通过输入电压限制(最高 14V)实现最大功率跟踪,适用于各类适配器
自动检测 USB SDP、CDP、DCP 以及非标准适配器 (bq25890)
输入电流优化器 (ICO),无需过载适配器即可最大限度提高输入功率
充电器输出与电池终端间的电阻补偿 (IRCOMP)
借助 11mΩ 电池放电金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 实现最高电池放电效率,放电电流高达 9A
集成模数转换器 (ADC),用于系统监视
(电压、温度和充电电流)
窄 VDC (NVDC) 电源路径管理
与无电池或深度放电电池工作时可瞬时接通
电池管理模式中的理想二极管运行
BATFET 控制,支持运输模式、唤醒和完全系统复位
灵活的自主和 I2C 模式,可实现最优系统性能
高集成度,包括所有 MOSFET、电流感测和环路补偿
12μA 低电池泄漏电流,支持运输模式
高精度
±0.5% 充电电压调节
±5% 充电电流调节
±7.5% 输入电流调节
安全
用于充电模式和升压模式的电池温度感测
热调节和热关断
应用
智能手机
平板电脑
便携式网络设备
3、原理图
飞思卡尔 WCT1101DS无线充电IC
1、WCT1101DS描述
人们对移动设备的电源要求越来越高,因此需要全新的管理电池使用时间的方式。无线充电就是其中一种方式,它为广泛的设备创建了一个通用的充电平台,并提供 了一个基础设施对其进行支持。飞思卡尔的无线充电解决方案提供了智能的、基于软件的无线传输电能的方式。该产品组合提供了带有高度可定制特性的硬件和软 件,以实现最大灵活性。
2、特性
兼容最新的WPC-Qi需求
传输效率超过75%
稳定的异物检测算法,可满足最新的安全要求
支持任意5W单线圈结构
运行和待机功率极低
片上数字解调,进一步节省物料成本
另有高级内容可让产品非同一般
3、原理图
4 、典型应用电路
东芝 TC7718FTG无线充电IC
1、 TC7718FTG描述
该新IC与微控制器连接,实现符合Qi标准的无线发射器系统。该标准由无线充电联盟(WPC)制定。东芝独创的尖端 CD-0.13工艺可实现小封装和高效率,简化系统集成并且使发射器系统占用空间小。由该新IC组成的15W无线发射器将快速为设备充电,其充电速率等于或快于有线充电器。该新IC适用于广泛的应用,包括智能手机和平板电脑等移动设备,以及工业设备。
使用新IC的无线发射器将与使用东芝5W接收器IC “TC7764WBG”的5W接收器系统和使用东芝10W接收器IC “TC7765WBG10W”的10W接收器系统兼容,这两款接收器系统均已批量生产。再结合符合Qi v1.2标准的15W无线接收器控制IC “TC7766WBG”,该无线系统可接收高达15W的功率。
2、 特性
符合WPC Qi v1.2标准(与微控制器结合)
全桥式栅极驱动器(也与半桥式兼容):1通道
嵌入式LPF[2],用于ASK信号恢复
嵌入式LDO(3.3V输出)
应用领域
为移动设备(智能手机、平板电脑) 和工业设备等充电。
主要规格
IDT P9025A无线充电IC
1、P9025A描述
IDT无线充电技术解决方案是一款高集成度、单芯片SOC解决方案,支持QILOGOWPC认证,并且兼容POWERMATE模式,具有加密通讯,异物检测模式功能。IDT目前是英特尔整个平台无线充电技术唯一的合作伙伴。现已有多家厂商使用IDT无线充电解决方案。
IDT无线充电系统
发送端(TX):接收端(RX):
DC转AC,频率110-205KHz。 线圈感应磁场产生AC。
AC经线圈产生磁场。 AC转DC,经稳压输出5V。
通过线圈接收调制信号,解调后的信息决定发送功率 通过线圈发送调制信号。
控制开关频率来调整功率
IDTP9025A接受演示版
采用1mm厚RX-A线圈
2层PCB
5V/1A输出
USB输出
FON封装,外围0402电容
无需EEPROM
IDT无线充电接受端-方案特点
1、高度集成单芯片系统。量产只需外接18个电容+1个电阻+1个线圈。
2、PCB的面积可控制20mmX18mm,并可用普通FR4双面板。
3、经WPC认证符合WPCv1.1标准。
4、集成同步桥式全波整流器。
5、集成5V/1A线性稳压器。
6、异物检测(FOD)。
7、可通过外接电阻或I2C配置FOD。
8、过温过压过流保护。
9、充满电可自动关闭发送。
10、可外接NTC热敏电阻检测温度。
11、LED状态指示。
12、I2C借口可读取电压电流和频率值。
13、3X3mm WLCSP和5X5mm TQFN封装
IDTP9038发送演示版
5V输入
LED状态指示
程序存在外置EEPROM里,可更新
IDT无线充电发送端-方案特点
1、高度集成单芯片系统
2、可用普通FR4双面板。
3、经WPC认证符合WPCv1.1标准。
4、5VDC输入(4.5V-6.9V)。
5、8W发送功率。
6、集成全桥逆变器以优化线圈驱动,保证较低的EMI/RFI辐射。
7、充满电可自动关闭发送。
8、过温过压过流保护。
9、64bit安全加密。
10、异物检测(FOD)。
11、支持USB大电流充电。
12、LED只是电源好坏状态。
13、主从I2C借口。
14、7X7mm 56VFQFN封装。
13、3X3mm WLCSP和5X5mm TQFN封装
方案优势:
1、提供SCH,PCB,bin文件完整设计及专业技术支持,易于量产
2、同时采用IDTTX,RX芯片组能有TX-》RX通信做个性化产品设计
3、符合WPCV1.1认证
国外研发无线充电技术(包括芯片/方案/发射接收器件)的企业主要包括了IDT、TI、Freescale、高通、博通、安森美、Maxim、凌力尔特、NXP、ST、Intel(今年五月已关闭该业务)、Fulton、Witricity、PowerbyProxi(三星投资)、Energous、Delphi、松下、东芝、罗姆、富士通、瑞萨、理光等。
国内则有中惠创智、新页、中兴、劲芯微、美嗒嗒、微鹅、斯普奥汀、华润矽科、新捷、伏达、欢喜科技以及台湾凌阳、新唐、联发科、技领、立锜、盛群等。
下面介绍九大无线充电技术以及具体方案:
一、无线充电联盟(WPC)推出Qi标准:电磁感应方式,2008年12月成立。
电磁感应无线充电方式
原理:电流通过线圈,线圈产生磁场,对附近线圈产生感应电动势,产生电流
传输功率:数W-5W
传输距离:数mm-数cm
使用频率范围:22KHz
充电效率:80%
优点:适合短距离充电;转换效率较高
限制:特定摆放位置,才能精确充电;金属感应接触会发热
解决方案商:TI,Freescale,Toshiba,Powermat,Splashpower,凌阳等
具体方案有如下:
1、德州仪器(TI)推出业内首款符合无线充电联盟 (WPC) v1.2标准,并通过Qi认证的15W无线电源发射器bq501210。该发射器可实现84%的系统效率。相较于传统无线电源设备,其热耗散显著降低。另外,该发射器支持多种快速充电协议并具有一系列灵活、可定制的特性,例如个人电子产品、医疗及空间受限的工业应用。
2、东芝公司旗下存储与电子元器件解决方案公司也有宣布,使用东芝“TC7718FTG”15W无线充电发射器IC的无线充电发射器系统经认证符合无线充电联盟(WPC)制定的Qi v1.2 EPP(扩展功率分布)标准。该系统采用支持简单系统配置的MP-A2(由无线充电联盟定义的使用12V单线圈的无线充电发射器系统),是业界首款通过Qi认证的MP-A2发射器系统。
3、东芝推出无线充电接收器IC——“TC7766WBG”,该产品经认证符合无线充电联盟(WPC)制定的Qi v1.2 EPP(扩展功率分布)标准。TC7766WBG是业界唯一一款通过Qi认证的15W接收器IC。
。。。。。。(就不一一列举了)
二:A4WP与PMA合并后的AirFuel Alliance(国际无线充电行业联盟):磁共振方式,2015年11月成立。
注:
A4WP(无线能源联盟)推出Rezence标准:磁共振,2012年5月成立;
PMA(电力联盟)推出PMA标准:电磁感应方式。
磁共振无线充电方式
原理:发送端能量遇到共振频率相同的接收端,由共振效应进行电能传输
传输功率:数KW
传输距离:数cm-数m
使用频率范围:13.56KHz
充电效率:50%
优点:适合远距大功率充电;转换效率适中
限制:效率较低;安全与健康问题
解决方案商:ST,MIT,Intel,IDT,日本富士通等
具体方案有如下:
1、意法半导体与WiTricity合作开发谐振无线电能传输芯片
横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(简称ST)与超长距离无线电能传输技术先驱WiTricity公司,宣布合作开发电磁谐振式无线电能传输半导体解决方案。合作目标是“剪断最后一根线”,让物联网设备以及医疗设备、工业设备和汽车系统的电源连接和电池充电更方便。
此方案支持消费电子和物联网设备快速无线充电,并支持多个设备同时充电。这个电磁谐振无线电能传输芯片被称为“无线充电2.0”,与现有无线充电技术不同的是,这款芯片能够给金属外壳的智能手机、平板电脑和智能手表高效充电。
三、无线电波式
无线电波式充电方式
原理:将环境电磁波转换为电流,通过电路传输电流
传输功率:大于100mW
传输距离:大于10m
使用频率范围:2.45KHz
充电效率:38%
优点:适合远距离小功率充电;自动随时随地充电
限制:转换效率较低;充电时间较长
解决方案商:Powercast等
具体方案有如下:
1、AirVolt无线充电器
AirVolt是一款利用无线电波给移动设备进行充电的无线充电器。和同类型产品一样,它的效率要比有线充电低一些。AirVolt充电头通电后可以将电能转化为电磁波,接收器获取后会将电磁波又转化为电能为手机充电。当电量充满到80%时就会自动停止充电,低于20%时又会自动充电,既保证了手机最佳电量又不会导致过度充电,增加了电池使用寿命。
AirVolt由 TechNovator公司开发,需要充电时只要将接收器插进手机,再将充电头插上插座就能进行远程无线充电。最佳充电距离是9米之内,而最远距离可达12米,躲到屋里任何一个角落都能充电!接收器和充电头体积都足够小,充电速度就比普通充电器慢一些。有Lightning 或 Micro usb两种接口选择,满足不同需要。
四、电场耦合式
电场耦合式无线充电
原理:利用通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力
传输功率:1W-10W
传输距离:数mm-数cm
使用频率范围:560-700KHz
充电效率:70%-80%
优点:适合短距离充电;转换效率较高;发热较低;位置可不固定
限制:体积较大;功率较小
解决方案商:Murata村田制作所等
五、WattUp无线充电:无线充电2.0标准
Energous公司开发了革命性的无线充电技术WattUp,可在一定距离内、提供无线供电。WattUp是一种新型的无线充电技术,可以实现15英尺范围内(约4.6米)的无线充电操作。它通过一个无线Hub来向其他微型接收器传输电力,你可以配置多个接收器,将它们插入卧室、客厅等不同房间的插座上,再配合专用的手机壳,就能够实现真正无线的充电操作。
具体方案有如下:
高度集成电源管理、AC/DC电源转换、固态照明(SSL)和蓝牙低功耗(BLE)技术供应商Dialog半导体公司宣布对Energous公司进行战略投资。Dialog公司决定向Energous公司投资1000万美元,并成为WattUp集成电路的独家元件供应商,同时Energous将能够利用Dialog广泛的销售和分销渠道网络,加速市场采纳。
与传统的有线充电技术相比,Energous的WattUp技术提供了独一无二且更丰富的无线充电体验。通过射频技术安全地将电能进行无线传输,WattUp能够以类似无线路由器的方式传输智能、可扩展的电能。不同于电磁感应式或谐振无线充电系统,WattUp可在一定半径范围内对多个设备以各种角度进行无线充电,从而改变消费者和工业界为家居、办公场所、汽车以及更多场景内的电子设备充电和供电的方式。
Dialog将在CES消费电子展(拉斯维加斯,2017年1月5-8日)期间,在私有展示空间呈现Energous的WattUp技术,预计第一批客户将于2017年的上半年开始量产。
应用:智能手机、平板电脑、物联网设备、外形小巧的可穿戴设备、虚拟现实(VR)/增强现实(AR)设备等。
六、WiFi无线充电:十米距离
优点:随走随充,符合无线充电的理念
缺点:充电对象定位不易,浪费电量
美国华盛顿大学已经成功研发了利用Wi-Fi网络给硬件设备充电的技术,已经在大约十米的Wi-Fi覆盖距离内,成功给数码相机等设备充满电。未来有望给手机充电。
该大学研发了一个所谓的“Wi-Fi供电系统”。该系统主要包括两个组成部分,一个是Wi-Fi接入点(路由器),另外一个部分是定制的充电传感器。
需要指出的是,这种Wi-Fi充电技术,并不需要对传统的无线路由器进行更换,只需要部署软件等方案,提供充电功能之后,并不会对互联网接入的功能造成影响。
七、超声波无线充电:有效范围接近5米
优点:技术非常安全 ;接收器价格便宜,体积小;可以用于数据传输。
缺点:最终的产品可能无法在价格、功率、速度和安全方面达到预期。
一家名叫uBeam的公司发明了一种全新的无线充电模式,可以利用超声波将电力隔空输送到15英尺(约合4.6米)外的地方。有了这样的产品,只要使用专用的无线充电套,你就可以在充电的同时拿着手机在屋里走动。
此技术是一名25岁的纽约女孩Meredith Perry想到的。uBeam已获得170万美元的种子轮融资,其投资人包括Yahoo CEO Marissa Mayer、Founders Fund以及Andreessen Horowitz等。该公司已经申请了18项与无线充电和超声波有关的专利。
八、无线充电新技术:微软拟利用聚焦光线来充电
微软研究院已经制定出了一个潜在的解决方案:AutoCharge。微软研究人员们描述AutoCharge是一种自动定位桌子上的智能手机,并为它们充电的技术。他们制造的原型充电器可以被安装在天花板上,有两个工作 模块:一个监测模块,其采用的是微软的Kinect摄像头,可以扫描像智能手机样子的物体;另一个是充电模式,采用了UltraFire CREE XM-L T6来聚焦LED光线。
该AutoCharge系统采用了基于图像处理来监测和追踪桌上的智能手机,并自动为智能手机充电。充电器会不断地旋转,直到它检测到一个看起来像智能手机的物体,之后将使用太阳能发电技术所产生的光束为智能手机远程充电。换句话说,就是无需电线。
九、Wi-Charge——红外光充电系统
Wi-Charge是一家来自以色列的初创企业,他们研发了一种红外光充电系统,这套充电系统利用发射机将能量转化为红外光,借助电子设备上附带的接收机将红外光转化成电能,可供约4.5米范围内的设备充电。
Wi-Charge团队表示,尽管红外光充电十分强大,但也需要确保安全。这种设备不会产生电磁辐射,因此即使对安装了心脏起搏器的人来说也同样安全。当你的身体或其他物体阻断光束后,充电就会被阻止。Wi-Charge充电的对象主要聚焦于平板电脑、笔记本以及手机等更小的电子产品上。不过要投入大规模使用,Wi-Charge还有很长的路要走。
结语
无线充电不仅仅是省去电源线,而是关乎到电源管理和便利性;也不仅限于感应式或谐振式充电。远场充电是创新关键。我们的电子设备需要足够智能,实现自身充电。然而,主要参与者拥有机会通过建立自身的充电技术来加快其普及。在无线充电商业化的早期阶段,基础设施公司面临太早过时的风险。无线充电OEM公司需要主动与已有的基础设施建造者建立合作,利用当前标准,推动消费者的接受度。
责任编辑:Davia
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