de Axel Stangl,
Product Sales Manager Power Semiconductors
Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH
Telefoanele celulare şi telefoanele inteligente au fost în prima linie a bătăliei pentru încărcarea wireless, dar astăzi, chiar şi notebook-urile pot fi încărcate astfel, existând pe piaţă chiar şi mobilă cu suprafeţe de încărcare integrate. Dispozitivele portabile precum dispozitive GPS şi de măsurare, camere termice, scanere, dispozitive de control de la distanţă, scule electrice alimentate de la baterii, dispozitive purtabile pentru sport şi timp liber şi echipamente medicale, pot de asemenea beneficia puternic de pe urma încărcării wireless. Nu mai este nevoie de amalgamul de cabluri şi de căutarea încărcătorului potrivit, deoarece mai multe dispozitive diferite pot partaja acelaşi încărcător. Cum nu mai este nevoie de niciun contact, nu mai există practic nicio uzură în acest moment. Acest lucru este în special interesant pentru dispozitive mici, precum ceasuri inteligente, care nu au spaţiu pentru a integra o baterie puternică, sau pentru o priză de încărcare. O altă caracteristică importantă este aceea că dispozitivul final poate fi complet închis, putând fi protejat de praf şi apă.
Acest lucru este critic mai ales în aplicaţiile medicale, dar şi în numeroase aplicaţii industriale. Dacă tehnologia este standardizată, unitatea de încărcare şi dispozitivul nu trebuie să fie create de acelaşi producător, ceea ce ar face ca farfuriile şi tăvile de încărcare să fie o completare ideală a wi-fi-ului în autobuze, trenuri şi autoturisme.
Pentru transmiterea wireless a energiei pe distanţe scurte, există două principii. În cazul cuplării inductive, există un transmiţător în oscilator care generează un câmp magnetic alternant. Inducţia dintre bobina receptorului şi cea a transmiţătorului permite transmisia.
Distanţa dintre cele două bobine trebuie să fie cât de mică posibil, dar nu trebuie să depăşească 10 milimetri – dincolo de această distanţă cuplajul inductiv este redus, ceea ce reduce şi eficienţa.
Cuplajul inductiv rezonant creşte raza de acţiune a transmisiei energiei. Pentru aceasta, transmiţătorul şi receptorul schimbă date, iar transmiţătorul modulează câmpul transmisiei. Receptorul utilizează tehnologie similară RFID pentru a trimite date către transmiţător. Acest procedeu creşte eficienţa şi raza de acţiune, iar distanţa potenţială este crescută la între două şi zece ori diametrul bobinei.
Standardizarea – cheia către succes
Succesul încărcării wireless este semnificativ dependent de standardizare. Există trei organizaţii dedicate acestui subiect:
• Cea mai de succes organizaţie din grup este WPC (Wireless Power Consortium), care urmăreşte scopul de a stabili o soluţie complet compatibilă, internaţională. Ea reprezintă acum 210 companii cu membri în Comitetul conducător, incluzând producători de semiconductoare, dar şi producători de dispozitive finale precum: Samsung, Sony, HTC, Nokia, Microsoft, Panasonic, LG, Rohm Semiconductor, STMicroelectronics, Sangfei, Haier Group şi Qualcomm. Standardul său Qi este cel mai vechi şi cel mai răspândit. Este la ora actuală în uz în aproximativ 770 de dispozitive, printre care 80 de dispozitive mobile precum Galaxy S6 şi diverse modele Nokia Lumia, monitoare LED, difuzoare Bluetooth şi 15 modele diferite de maşini.
Qi, simbolul chinezesc pentru energia vieţii, utilizează cupajul inductiv rezonant între transmiţător şi receptor. Cele mai recente specificaţii Qi din iunie 2015 permit încărcarea cu mare viteză cu o putere de ieşire de până la 15W, ceea ce permite dispozitivelor să fie încărcate la până la 60% într-o jumătate de oră. Pentru viitor sunt aşteptate soluţii de până la 50W. Sunt planificate de asemenea soluţii inteligente care să permită dispozitivelor să fie încărcate utilizând ambele standarde WPC şi PMA.
• Alliance for Wireless Power (A4WP) şi Power Matters Alliance (PMA) au semnat o înţelegere de unificare începând cu iunie anul acesta. La ora actuală, PMA susţine un standard dezvoltat de Powermat Technologies, care este bazat pe cuplare inductivă. Acest standard nu a fost încă integrat în niciun dispozitiv final. În schimb, s-au vândut farfurii de încărcare şi baterii utilizate cu dispozitivele în cauză. Metoda A4WP “Rezence” utilizează cuplaj magnetic rezonant.
Forma pe care o va lua standardul organizaţiei unite nu este cunoscută. Printre membri pot fi menţionaţi AT&T, Qualcomm, Broadcom, Flex, Intel, Samsung, precum şi Procter & Gamble şi Starbucks.
Soluţii bazate pe circuite integrate
Topologia de încărcare wireless.
Pentru a implementa soluţiile de încărcare wireless, Rutronik oferă o varietate de circuite integrate transmiţătoare şi receptoare. Ele asigură o putere de 5W la încărcare în acord cu standardul Qi – fără standardul Qi, ele pot obţine o putere de 10W pe receptor şi 15W pe încărcător. Tensiunea de ieşire este variabilă şi este între 4,3 şi 5,3Vcc, cu o tensiune de intrare maximă de 24Vca şi un curent de ieşire maxim de 1,1A. Circuitele operează cu o frecvenţă de intrare între 90 kHz şi 220 kHz într-o gamă de temperaturi de la -20°C la +85°C. Sunt oferite variate mecanisme de siguranţă, cum ar fi protecţie la supratensiune (OVP) şi la supracurent (OCP), funcţii de închidere termică (TSD), precum şi mecanisme de blocare la sub-tensiune (UVLO).
Toţi furnizorii din portofoliul de încărcare wireless al Rutronik sunt membri ai WPC şi PMA.
Soluţiile bazate pe circuite integrate pot fi atinse în siguranţă mulţumită funcţiilor de monitorizare şi siguranţă precum FOD (detecţia unui obiect străin), UVLO (blocare la sub-tensiune) şi CLP (protectoare cu limitare de curent). Circuitele integrate certificate pentru industria auto sunt în dezvoltare şi sunt aşteptate pe piaţă în acest an.
Pe lângă circuitele integrate de încărcare, clienţii pot de asemenea obţine toate celelalte componente necesare pentru o soluţie de încărcare wireless completă de la Rutronik, incluzând MOSFET-uri, diode Zener, bobine de încărcare, condensatoare, LED-uri şi rezistenţe. Experţii în produse şi FAE oferă suport în selectarea şi dezvoltarea unei soluţii optimizate ￭
Rutronik Elektronische Bauelemente
www.rutronik.com