Drahtlose Ladtechnik Über NFC laden

Die drei Komponenten: der NFC-Mikrocontroller RF 20, das Transmitter-IC R2A45801 und das Receiver-IC R2A45701.
Die drei Komponenten: der NFC-Mikrocontroller RF 20, das Transmitter-IC R2A45801 und das Receiver-IC R2A45701.

Eine neue NFC-gestützte Technologie zur Energieüber-tragung soll einen größeren Ladebereich und klei-nere Abmessungen in Consumer-Produkten wie Smartphones und medizinischen Geräten bieten. Ein umfassendes Entwicklungs-Kit ermöglicht Datenübertragung und Leistungsaufnahme über eine einzige Antenne und soll den Systementwicklungszyklus verkürzen.

Ein drahtloses NFC-Ladesystem (Near Field Communication) hat Renesas Electronics entwickelt. Das Unternehmen liefert die für den Systemaufbau erforderlichen Kernkomponenten: den NFC-Mikrocontroller »RF20«, das Power-Transmitter-IC »R2A45801« und das Power-Receiver-IC »R2A45701«. Zudem stellt Renesas das komplette Kit einschließlich der Universalbauteile für die Peripherieschaltungen (z.B. Leistungshalbleiter) als Systemlösung bereit.

Herkömmliche drahtlose Leistungsempfänger mit zusätzlichen Nahfeld-Kommunikationsfunktionen benötigen zwei Antennen - eine für die Daten- und eine für die Energieübertragung. Im neuen NFC-gestützten System nutzt der Receiver nur eine einzige Antenne, was kompaktere und schlankere Mobilteile ermöglicht. Mithilfe der neuen, NFC-fähigen Technologie lässt sich der Ladebereich auf etwa 10 cm erweitern. Dies erlaubt den Aufbau eines drahtlosen Ladesystems, bei dem Positionierungsabweichungen den Ladevorgang relativ wenig beeinträchtigen. Die flexible Positionierung des Leistungsempfängers im Mobilteil bietet dem Entwickler ein höheres Maß an Flexibilität für das Design von Mobilteilen und Leistungstransmittern. Die NFC-Technologie ermöglicht eine bidirektionale Datenkommunikation, um beispielsweise vor der Leistungsbereitstellung zu überprüfen, ob das Gerät geladen werden kann. Dies verbessert die Sicherheit beim draht-losen Ladevorgang.

Der NFC-Mikrocontroller RF20 wird samt einprogrammierter Firmware geliefert. Diese enthält alle für Smart-phones und andere Geräte notwendigen Funktionen einschließlich einer Validierungsfunktion für die Kompatibilität zu den verschiedenen NFC-Standards; zusätzlich steht Middleware für die Host-Seite bereit. So lassen sich NFC-Funktionen schnell und einfach auf »Android«-Geräten implementieren.

Als Datenübertragungsschnittstelle zu externen, abgesicherten Elementen, wie sie zum Beispiel für Zahlungstransaktionen erforderlich sind, steht das Single-Wire-Protokoll (SWP, gemäß ETSI TS 102 613) zur Verfügung. Dieses Protokoll lässt sich auch mit einer SIM-Karte verknüpfen. Als Host-Controller-Schnittstellen werden außerdem I²C und UART unterstützt, um unterschiedliche Host-Interface-Typen flexibel konfigurieren zu können.

Im R2A45801 sind die drei Ladungsausgangskanäle implementiert, die für die Treiberschaltung eines drahtlosen Power-Transmitters benötigt werden. Der Baustein besitzt darüber hinaus integrierte Funktionen für eine erweiterte Sicherheitskontrolle wie etwa eine thermische Abschaltung und Erfassungsfunktionen für die Temperatur der MOSFETs und des Gesamtsystems.

Das Power-Receiver-IC R2A45701 wandelt die von der Spule empfangene Energie nach der Gleichrichtung auf ein niedrigeres, für die Ladesteuerungen benötigtes Spannungsniveau um. Der Baustein besitzt zudem Spannungs- und Strom-Überwachungsfunktionen sowie einen Netzteil-Eingang, einen USB-Ladeeingang sowie einen Eingang für externe, nicht-drahtlose Ladevorgänge. Entsprechend gibt es für die verschiedenen Ladeeingänge eine integrierte Ladesteuerungsfunktion zum direkten Aufladen eines einzelligen Lithium-Ionen-Akkus.

Damit kann der R2A45701 batteriebetriebene Geräte eigenständig unterstützen. Muster der drei ICs sollen im November 2012 erhältlich sein. Die Serienfertigung des RF20 ist für Januar 2013 geplant und soll voraussichtlich im Juni 2013 ein monatliches Volumen von 1 Million Einheiten erreichen. Die Serienfertigung des R2A45801 und des R2A45701 wird voraussichtlich im März 2013 anlaufen und wird voraussichtlich im Dezember 2013 ein monatliches Volumen von 1 Million Einheiten erreichen.