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無線充電控制晶片組「ML7630/ML7631」


LAPIS半導體開發出世界最小無線充電晶片組

~ 13.56MHz 頻段無線充電,聽戴式裝置迎向無線充電時代 ~
截至2018年3月LAPIS半導體調查


概 要

LAPIS半導體株式會社針對穿戴裝置,開發出世界最小的無線充電控制晶片組「ML7630(接收端・裝置端)」「ML7631(發射端/充電器端)」

本晶片組是一款無線充電控制IC,適合使用於安裝空間受限的Bluetooth®耳機等聽戴式裝置※1的無線充電。為了能在聽戴式裝置中正常運作,除了將以13.56MHz高頻段進行電力傳輸的天線(線圈)小型化之外,同時也將充電所需的功能匯集在1顆晶片中,形成SoC※2(系統單晶片)構造,大幅削減了安裝空間(與Micro USB端子的面積相比減少了50%)。實現了以往難以做到的聽戴式裝置無線充電,不僅有助於設備小型化,還可提高充電時的便利性、防水性和防塵性。

即使電池電量耗盡,接收端的「ML7630」也可利用天線磁場產生的電能開始工作。
此外,雖然是僅僅2.6mm的小型WL-CSP封裝,卻實現了輸出功率高達200mW的無線充電。不僅如此,本產品還符合NFC Forum Type3 Tag v1.0※3規範,支援NFC感應式的Bluetooth®配對功能。而且,發射端的「ML7631」可透過手機電池等USB電源所提供的5V電力進行工作,有利於可攜式充電器的發展。

本晶片組目前已經開始樣品出貨,預計從2018年5月份開始量產。前段製程在LAPIS半導體(日本國宮城縣),後段製程則:「ML7630」是在LAPIS半導體(日本國宮城縣),「ML7631」則是在ROHM Integrated Systems (泰國) Co., Ltd.。

【名詞解釋】

  • 注1 : 聽戴式裝置 (Hearable)
  • 佩戴在耳朵上的穿戴裝置,包括無線頭戴式耳機和無線入耳式耳機等。近年來,與智慧型手機一同朝向高性能化快速進展。
  • 注2 : SoC (System on a Chip,系統單晶片)
  • 一般是指匯集了系統工作上所需各式功能的IC。在這裡是指將無線充電、溫度管理等功能匯集於1顆晶片之意。
  • 注3 : NFC Forum Type3 Tag v1.0
  • NFC (Near Field Communication) 是指使用13.56MHz的頻率在適當距離進行通訊的近距離通訊技術,是由NFC Forum定義其規格。Type3是其中之一。

背 景

近年來,「聽戴式裝置」作為新一代的穿戴裝置而備受矚目。然而,由於聽戴式裝置的體積過小,使得如何進一步小型化Micro USB充電端子以節省空間成了新的課題。
在這種背景下,採用無線充電可以省去端子的安裝空間,有利於應用裝置的小型化。此外,省去插槽還可提升應用裝置的防水性、防塵性,進而提升安全性,對於超小型設備來說是優點多多的充電系統。

一直以來,ROHM集團針對智慧型手機和平板電腦等行動裝置,不斷開發並提供可適用無線供電標準(WPC Qi等)的產品。LAPIS半導體作為NFC Forum主要成員的ROHM集團旗下公司,一直與ROHM積極參與13.56MHz無線充電的標準制定,致力於開發穿戴裝置專用的超小型無線充電系統。

特點

1.  無線充電,更節省空間

  • 本晶片組因為以13.56MHz頻段進行無線充電,所以可使用1µH左右的小型天線。這有助於實現無線耳機等穿戴裝置的無線充電,無端子構造更是有利於設備的小型化。
    以超小型天線(例如MARUWA株式會社生產的MNA4040),與傳統使用的Micro USB端子相比,充電部分的面積可削減達50%(本公司計算結果)。

2.  不需微控制器更節省空間,無需開發軟體即可建構系統

  • 因「ML7630」和「ML7631」將電力傳送和接收所需的功能各自匯集於1顆晶片,所以不需要微控制器即可實現無線充電。
    也因此,不僅不需要軟體開發,還因為省下了微控制器的安裝空間,而有助於進一步的小型化。同時可藉著專用的PC程式對充電電壓和重新充電電壓等規格進行客製化調整。

3.  豐富功能,支援耳機等聽戴式裝置

(1) 電池沒電時也可以運作

接收端的「ML7630」可利用充電時所產生天線磁場來提供電力,因此即使電池的電量耗盡也可以運作。

(2) 以200mW輸出的LDO和溫度管理來為鋰離子電池充電

「ML7630」內建可輸出200mW的低壓差穩壓器LDO,在該輸出端使用充電IC,可對鋰離子電池進行充電。
此外,利用內建的10位元AD轉換器和比較器,可透過程式設計進行對溫度管理(溫度檢測、閾值管理),讓鋰電池的充電控制更安全。

(3) 滿足NFC Forum Type 3 Tag規範

「ML7630」支援NFC Forum Type3 Tag v1.0規範,可從內建NFC的智慧型手機,來讀取「ML7630」內部Flash ROM的Tag資訊,故不需要觸碰手機畫面或開關操作,只需透過NFC感應就能進行Bluetooth®配對。

Development Support

本晶片組還準備有可簡易進行無線充電評估的「ML763x」評估套件。此外,還備有組態設定工具、天線支援的相關文件資料,可經由PC進行用戶個別設定,全面支援各種充電應用方式。

產品規格

項目 ML7630 ML7631
功能 13.56MHz 無線充電 接收用IC 13.56MHz 無線充電 發射用IC
規格
  • 搭載帶電壓設置功能的200mW輸出LDO
  • 1KB 數據快閃記憶體
  • 10位A/D轉換器:可測量3個外部訊號
  • 滿足NFC Forum Type 3 Tag v1.0規範
  • 10位A/D轉換器:可測量3個外部訊號
電源 透過天線磁場產生的電壓啟動 5V
工作溫度範圍 -40°C ~ 85°C
封裝 34Pin WL-CSP (2.6 × 2.6 mm) 32Pin WQFN (5.0 × 5.0 mm)

銷售計畫・應用範例

  • 樣品 : ML7630 / 7631
  • 樣品價格(參考) : 700日元/個(不含稅)
  • 量產銷售(計畫): 2018年5月
  • 量產數量(計畫): 10萬個(月產)
  • 應用範例 : 穿戴裝置、聽戴式裝置

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