瑞薩電子已經擴大了與高通技術公司的合作，將30W Wattshare無線充電功能包括在采用最新Qualcomm Snapdragon 780G 5G移動平臺驅動的中檔智能手機上。新的參考設計基于瑞薩的P9412。它支持帶有認證的專有快速充電模式和24kB多次可編程（MTP）非易失性存儲器。

瑞薩電子（Renesas Electronics）的移動基礎設施和IoT電源業務部瑞薩無線電源事業部副總裁兼總經理Amit Bavisi在接受EE Times采訪時，強調了兩家公司的持續合作是將集成無線電源功能擴展到中國的重要一步。 5G智能手機。

“ 5G革命給手機設計人員帶來了挑戰，因為該技術具有更高的性能，并且比以前的產品更能支持更耗電的用戶應用程序。隨著手機制造商在增加5G設備陣容的同時擴大電池尺寸并在這些智能手機中包裝越來越多的功能，無線電源設計要求高效，快速的充電和更低的熱占用空間。” Bavisi說。

5G無線充電

無線充電系統具有無線功率發射器基站，該基站具有一個或多個發射器，這些發射器可通過DC-AC逆變器提供功率并將功率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，并且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-to-Tx通信通過傳輸頻率的帶內通信使用現有的電源鏈路，或者也支持帶外通信。

“無線電源設計涉及硬件和軟件；毫無疑問，這是一個系統游戲。為了獲得穩定且高性能的無線電源解決方案，一個好的設計必須具有可靠的硬件質量和強大的軟件算法。它們并駕齊驅：無線電源確實是一個SoC，其中硬件和軟件相互影響，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必需的可擴展性，” Bavisi說。

圖1：典型系統的框圖（來源：瑞薩）

無線技術是眾所周知的，但是發射機的設計，它們的位置，最大化效率的可能性以及驗證整個系統的性能代表著復雜的挑戰，需要使用復雜的工程解決方案。

Qi是使用電磁感應的無線充電系統。在通常為平坦表面的發射器或基站中，通過可變電流通過的線圈會產生振蕩電磁場。在待充電的物體中，類似的線圈檢測到該可變磁場，并且由于眾所周知的電磁定律，電流流過該磁場，然后為待充電的電池供電。

“通常定制天線以使最終設備的外形尺寸最適合無線接收器設備。一般來說，通常會在電話中看到直徑為40mm至50mm的天線。” Bavisi說。

例如，Qi可在無線充電器中提供各種線圈配置，從而不會迫使用戶精確定位要充電的設備。從理論上講，線圈需要彼此靠近以傳遞功率，理想情況下是重疊的，但是Qi標準的某些元素即使在相距幾厘米的情況下也可以充電。該標準還規定了充電器和被充電設備之間的一種通信方式：使用與充電相同的磁場來完成通信，并且除其他事項外，還可以在充電完成后停止產生磁場。

參考設計

該參考設計旨在提供統包解決方案，以幫助智能手機OEM在高端和中型智能手機上快速且經濟高效地部署快速無線充電，并具有多次可編程（MTP）和OTA更新功能，以簡化軟件開發和Qi。認證過程。Bavisi強調了瑞薩的30W解決方案與高通公司的5G解決方案如何提供超過85％的端到端系統效率，從而促進了向下一代中端智能手機的快速無線充電技術交付。

無線電源接收器包括瑞薩電子（Renesas）的P9412，該芯片帶有集成的高壓電容器分壓器，體積小巧，可釋放PCB面積以包含新功能。P4912是具有低電阻開關的完整同步整流器，具有嵌入式32位ARM Cortex-M0處理器。

集成式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。通過集成高效的電容分壓器（》 98％），無線電力接收器線圈現在以電流水平的一半運行，從而大大降低了總功率損耗。該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。為了達到85-90％的端到端系統效率（用于將無線電源輸出到手機電池或電池充電器的墻上適配器），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，并且還采用了更高的功率協議，該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，使系統能夠驗證超過15W的功率傳輸。（圖2）。

圖2：P9412的框圖（來源：瑞薩）

無線能量存儲在連接到VRECT的一個或多個電容器上。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監視VRECT上的電壓和負載電流，P9412向功率發送器發送指令以增加或減少所傳輸的功率。

編輯：hfy