瑞薩電子與 Qualcomm Technologies 合作，在搭載最新 Qualcomm Snapdragon 780G 5G 移動平臺的中端智能手機中加入 30W Wattshare 無線充電。

新的參考設計基于 Renesas 的 P9412。它支持具有身份驗證和 24kB 多次可編程 (MTP) 非易失性存儲器的專有快速充電模式。

瑞薩電子移動基礎設施和物聯網電源業務部瑞薩無線電源集團副總裁兼總經理 Amit Bavisi 在接受 EE Times 采訪時強調，兩家公司的持續合作是擴展集成無線電源能力的重要一步5G智能手機。

“5G 革命對手機設計人員提出了挑戰，因為該技術具有更高的性能，并且比其前身能夠實現更廣泛、或許更耗電的用戶應用。隨著手機制造商增加其 5G 設備陣容，同時擴大電池尺寸并將越來越多的功能集成到這些智能手機中，無線電源設計需要高效快速充電和更低的熱足跡，”Bavisi 說。

5G無線充電

無線充電系統具有帶有一個或多個發射器的無線電力發射器基站，這些發射器通過直流到交流逆變器提供電力并將電力傳輸到移動設備中的一對電感器。典型的系統在線圈之間采用近場磁感應，可以是自由定位或磁驅動系統。接收器控制傳輸的功率以優化充電。Rx 到 Tx 通信通過傳輸頻率的帶內通信使用現有的電力鏈路，或者還支持帶外通信。

“無線電源設計涉及硬件和軟件；毫無疑問是系統玩法。要實現穩定和高性能的無線電源解決方案，好的設計必須具備扎實的硬件質量和穩健的軟件算法。這些齊頭并進：無線電源是真正的 SoC，硬件和軟件相互作用以創建完美的系統解決方案以及解決各種動態用戶場景所需的可擴展性，”Bavisi 說。

圖 1：典型系統框圖（來源：瑞薩電子）

無線技術是眾所周知的，但發射器的設計、它們的位置、最大化效率的可能性以及驗證整個系統的行為是需要使用復雜工程解決方案的復雜挑戰。

Qi 是一種使用電磁感應的無線充電系統。在通常是平坦表面的發射器或基站中，可變電流通過的線圈會產生振蕩的電磁場。在要充電的物體中，類似的線圈檢測到這個可變磁場，并且由于眾所周知的電磁定律，電流流過它，然后為要充電的電池供電。

“天線通常經過定制，以提供最適合終端設備外形尺寸的無線接收器設備。一般來說，在手機中使用直徑為 40mm-50mm 的天線是很常見的，”Bavisi 說。

例如，Qi 在無線充電器中提供了各種線圈配置，這樣用戶就不會被迫精確定位要充電的設備。理論上，線圈需要靠近在一起才能傳輸電力，理想情況下是重疊的，但 Qi 標準的某些元素允許充電，即使線圈相距幾厘米）。該標準還提供了充電器和充電設備之間的通信形式：這是使用與充電相同的磁場完成的，并且除其他外，允許在充電完成時停止磁場的產生。

參考設計

參考設計旨在提供交鑰匙解決方案，以幫助智能手機 OEM 快速且經濟高效地在高端和中端智能手機上部署快速無線充電，并具有多時間可編程性 (MTP) 和 OTA 更新，以簡化軟件開發和 Qi認證過程。Bavisi 強調了瑞薩電子的 30W 解決方案與 Qualcomm Technologies 的 5G 解決方案如何提供超過 85% 的端到端系統效率，促進將快速無線充電技術交付給下一代中端智能手機。

無線電源接收器包括帶有集成高壓電容器分壓器的 Renesas 的 P9412，尺寸小并騰出 PCB 面積以包含新功能。P4912 是一款帶有低電阻開關的全同步整流器，帶有嵌入式 32 位 ARM Cortex-M0 處理器。

“集成的電容分壓器極大地提高了系統效率，同時減小了大功率設計的解決方案尺寸。通過集成高效電容分壓器 (>98%)，無線電力接收器線圈現在以電流水平的一半運行，從而大大降低了整體功率損耗。集成解決方案允許無線接收器 IC 在操作模式更改期間無縫控制狀態轉換，并簡化系統設計。為了實現 85-90% 的端到端系統效率（墻上適配器到無線電源輸出到手機電池或電池充電器），單個組件的效率需要很高，以免產生熱點。20V 的高效電容分壓器（完全集成）減少了電話客戶和計算機客戶的集成問題，

P9412 按照 WPC 5W 規范運行，還采用更高功率協議，允許將功率傳輸擴展到 WPC 5W 標準之外。定制的高功率協議嵌入在設備的固件中，允許系統驗證超過 15W 的功率傳輸。（圖 2）。

圖 2：P9412 框圖（來源：瑞薩電子）

無線能量存儲在一個或多個連接到 VRECT 的電容器上。整流器電路和控制塊提供轉換和連接，以將效率保持在所需水平。內部 ADC 監控 VRECT 的電壓和負載電流，P9412 向功率發送器發送指令以增加或減少傳輸的電量。

審核編輯 黃昊宇