Die neue Lösung zum kabellosen Laden besteht aus einem integrierten Leistungsempfänger (RAA457100) und einem integrierten Leistungssender (RAA458100). Jeder IC integriert alle für das kabellose Laden notwendigen Funktionen auf einem einzigen Chip. Renesas bietet zudem ein Evaluierungskit an, um Hersteller bei der Entwicklung ihrer kabellosen Ladelösungen zu unterstützen.
Kabelloses Laden macht den Batteriewechsel und das Anschließen eines Stromkabels überflüssig. Dieser Komfort ist für eine Vielzahl von Anwendungen, wie Smartphones und Wearables, äußerst attraktiv. Besonders interessant ist die Technologie für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch, beispielsweise Hörgeräte, die kleine Bauformen sowie Wasser- und Staubbeständigkeit erfordern. Bisherige Technologien zum kabellosen Laden galten jedoch als ungeeignet für Systeme, die Lithium-Ionen-Akkus für diese Anwendungen nutzen. Dies liegt an den Herausforderungen, kleinere Bauformen mit den durch aktuelle Standards vorgegebenen Antennengrößen zu realisieren, sowie an der Wärmeentwicklung aufgrund der hohen Ladeströme, die für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch erforderlich sind.
Mit seiner neuen Lösung für kabelloses Laden kombiniert Renesas seine Expertise in drahtlosen Ladesystemen mit seinen Mikrocontrollern (MCUs). So sind alle wichtigen Systemkomponenten in einem kompakten Gehäuse untergebracht, was das Design vereinfacht. Zu den
wichtigsten Merkmalen des Leistungsempfänger-ICs RAA457100 gehören:
1) Kompaktere Geräte durch Integration aller notwendigen Funktionen für kabelloses Laden in ein 3,22 mm x 2,77 mm großes Gehäuse.
Der Leistungsempfänger-IC verfügt über eine synchrone Gleichrichterschaltung, die den Wechselstrom für die Antennenspule des Leistungsempfängers in Gleichstrom umwandelt, sowie über eine Laderegelung für einen sekundären Lithium-Ionen-Akku. Ein 12-Bit-Analog-Digital-Wandler (ADC) überwacht Batteriespannung und -strom während des Ladevorgangs und stellt diese Informationen dem Leistungssender zur Verfügung, um eine optimale Ladeleistung zu gewährleisten. Der IC beinhaltet außerdem Schutzfunktionen für den sekundären Lithium-Ionen-Akku und einen DC/DC-Regler – alles auf einem einzigen Chip.
2) Integrierter DC/DC-Wandler mit 85 % Wirkungsgrad für längere Akkulaufzeiten.
Anwendungen mit geringem Stromverbrauch, wie z. B. tragbare Geräte und Hörgeräte, verwenden typischerweise kompakte Akkus mit kleinen Kapazitäten, wodurch Effizienz entscheidend ist. Der integrierte DC/DC-Wandler erzielt einen hohen Wirkungsgrad bei einer geringen Systemlast von ca. 1 mA und ermöglicht so eine längere Akkulaufzeit.
Hauptmerkmale des Leistungssender-ICs RAA458100:
3) Integration aller für die drahtlose Energieübertragung notwendigen Schaltungen und Unterstützung einer 5-V-Versorgungsspannung von mobilen Akkus.
Im Allgemeinen wird bei der kontaktlosen Energieübertragung ein 125-kHz-Wechselstrom an die Antennenspule des Leistungssenders angelegt, um die Antennenspule des Leistungsempfängers anzuregen und Wechselstrom zu erzeugen. Der neue Leistungssender von Renesas steuert eine Brückenschaltung und den Wechselstrom, um die vom Leistungsempfänger benötigte Sendeleistung zu erzielen. Der Leistungssender-IC verfügt über einen integrierten Überstromschutz für die Brückenschaltung und einen zweipoligen externen Überhitzungsschutz. Systementwickler können Parameterwerte durch Programmierung der Ausleseregister mit externen EEPROM-Daten über eine I²C-Schnittstelle an ihre Anwendungsanforderungen anpassen. Die Lösung lässt sich durch den Anschluss eines externen Mikrocontrollers weiter individualisieren.
Für die Brückenschaltung wird der Renesas μPA2690T1R Leistungs-MOSFET empfohlen. In Kombination mit dem RAA458100 kann der Systementwickler zwischen Halbbrücken- und Vollbrückenschaltung wählen, um die Leistung des Leistungstransmitters optimal anzupassen.
Verfügbarkeit:
Muster der neuen Lösung für das drahtlose Ladesystem werden ab November 2016 verfügbar sein. (Änderungen vorbehalten.)
