Wireless Charging Komfortabel wie Funk

ICs für Wireless Charging

Infineon Technologies bietet Halbleiter – Mikrocontroller, Gate-Treiber, Leistungs-MOSFETs – für den Wireless-Power-Sender und die entsprechenden Stromversorgungen zur Umwandlung des Netzwechselstromes in den Gleichstrom für den Wechselrichter.

  • Mikrocontroller, wie die XMC-Reihe, bieten die nötige Rechenleistung für die Steuerung eines kontaktlosen Energieübertragungssystems im Sender – zum Steuern und Regeln von Klasse-D- und Klasse-E-Leistungsstufen eignen sich die XMC1100, XMC1402 sowie der XMC4108 oder der XMC4400.
  • Gate-Treiber der EiceDRIVER-Familie verstärken die Mikrocontroller-Signale, um die MOSFETs anzusteuern. Der neue Gate-Treiber 2EDL71 wurde dabei speziell für Klasse-D-Stufen entwickelt, für Klasse E ist die Variante 1EDN prädestiniert.
  • Leistungs-MOSFETs, mit Wahlmöglichkeiten bezüglich Gehäuse, aber auch hinsichtlich Schlüsselparameter wie Durchlasswiderstand RDS(Ein) und Gateladung Qg, bietet Infineon in verschiedenen Spannungsklassen von 30 V bis 250 V. Sie ermöglichen es Entwicklern, mit der gleichen Grundschaltung durch Änderung der Nennspannung, Wireless-Power-Sender für unterschiedliche Leistungsklassen zu realisieren. Die Leistungs-MOSFETs erreichen die industrieweit besten Spezifikationen in Bezug auf die Leistungskennzahl (FoM, Figure-of-Merit – Produkt aus RDS(Ein) und Qg).
  • OptiMOS-MOSFETs können ebenfalls für Wechselrichter der Klassen D und E sowie für synchrone Gleichrichter eingesetzt werden. In den Varianten CE und P7 eignen sich diese MOSFETs besonders als Schalter in Schaltnetzteilen.

Darüber hinaus bietet Infineon auch verschiedene Schaltregler-ICs für Sperrwandler und Schaltregler-ICs mit integrierten Leistungs-MOSFETs (Reihe CoolSET) für den Bau von Schaltnetzteilen an.

Evalboard für Klasse-D-Leistungsverstärker

Mit einem Testmodul (Bild 5) für Klasse-D-Leistungsverstärker (Wireless-Power-Sender) können Entwickler schnell in die Entwicklung eines kompletten kontaktlosen Energieübertragungssystems einsteigen. Es enthält zwei Halbbrücken mit 80-V-MOSFETs (IRL80HS120) und den entsprechenden Treibern. Das Testboard erlaubt zwischen dem Betrieb einer Halbbrücke (Eintakt) und dem Betrieb der Vollbrücke (Gegentakt) zu wechseln. Ein Oszillator sorgt für die präzise Betriebsfrequenz von 6,78 MHz und bietet außerdem einen Anschluss, um die Schaltfrequenz extern über einen Signalgenerator einzuspeisen. Hierfür wird ein BNC-Steckverbinder verwendet.

Auf dem Testmodul sind alle erforderlichen Komponenten vorhanden, um spannungsloses Schalten (ZVS, Zero Voltage Switching) für hohe Wirkungsgrade zu realisieren. Ein integrierter Linearregler sorgt für eine stabile Versorgungsspannung der Logikschaltung auf dem Modul. Über einen zweiten BNC-Steckverbinder kann eine externe Spule für die kontaktlose Energieübertragung angeschlossen werden. Mit einem entsprechenden Empfänger kann so ein komplettes Wireless-Charging-System kreiert werden.

Breite Anwendung fordert mehr Leistungsklassen

Wird Energie kontaktlos übertragen, dann profitieren Anwender grundsätzlich von den gleichen Vorteilen wie bei der Funk-Datenübertragung. Indem sich Standards und Ansätze konsolidieren, erhöht sich die Benutzerfreundlichkeit, dank der verbesserten Interoperabilität zwischen den stationären (Sender) und tragbaren Geräten (Empfänger). Diese fortschreitende Konsolidierung bringt nicht nur die Erfahrung, Geräte zum Laden einfach nur hinzulegen, mit sich, sondern auch steigende Leistungsanforderungen mit immer mehr Gerätearten, deren Akku kontaktlos geladen werden können.

 

Die Autoren

Stephan Schächer, B. Sc. Maschinenbau, MBA Finance

arbeitet seit 1998 bei Siemens/Infineon Technologies. Er startete in der Fertigung, leitete Projekte im Rahmen von Fusionen und Übernahmen und arbeitete in verschiedenen Funktionen im Marketing und Business Development für ICs und MOSFETs. Er ist seit zwei Jahren im Segment DC/DC-Wandler des Geschäftsbereichs Power Management and Multimarket (PMM) verantwortlich für neue Applikationen und Innovation und kümmert sich im Moment vornehmlich um die Aktivitäten im Bereich Wireless Charging für Konsumgeräte und Industrieapplikationen.


 

 

Milko Paolucci, B. Sc.

hat an der Technischen Uni¬versität Mailand System- und Signaltechnik studiert, das Studium hat er im Jahr 2000 mit dem Bachelor abgeschlossen. Im Anschluss war er bis 2006 bei STMicroelectronics als Applikationsingenieur für mobile Geräte und industrielle Anwendungen tätig. Bei Infineon Technologies ist er seit 2006 im technischen Marketing für Leistungs-MOSFETs mit niedrigen Sperrspannungen verantwortlich.