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Wireless-Charging Boards für schnelles Laden

24. Mai 2024, 7:37 Uhr | Iris Stroh

STMicroelectronics hat eine Qi-kompatible Sender/Empfänger-Kombination mit 50 W Leistung vorgestellt, die die Entwicklung kabelloser Ladelösungen für Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf beschleunigt, darunter medizinische und industrielle Ausrüstungen, Hausgeräte und Computerperipherie.

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Mit der neuen Wireless-Charging-Lösung von ST können Innovatoren das komfortable und schnelle kabellose Laden auch in Anwendungen nutzen, die nach mehr Leistung und kürzeren Ladezeiten verlangen. Zu diesen Applikationen gehören unter anderem Staubsauger, kabellose Elektrowerkzeuge, Drohnen und andere mobile Roboter, Geräte zur Verabreichung von Medikamenten, portable Ultraschallsysteme, Bühnenbeleuchtungen und mobile Beleuchtungslösungen sowie Drucker und Scanner. Durch den Wegfall von Kabeln, Steckverbindern und komplexen Docking-Anordnungen lassen sich Produkte dieser Art einfacher, erschwinglicher und robuster konstruieren.

Das Transmitter Board STEVAL-WBC2TX50 kommt nach dem ST Super Charge Protokoll (STSC) auf eine Ausgangsleistung von bis zu 50 W. STSC ist das proprietäre Protokoll von ST für ein schnelleres kabelloses Laden, als es mit den herkömmlichen, bei Smartphones und ähnlichen Geräten üblichen Protokollen möglich ist, sodass sich größere Akkus zügiger aufladen lassen. Das Board unterstützt außerdem das Qi 1.3 Baseline Power Profile (BPP) mit 5 W und das Extended Power Profile (EPP) mit 15 W. Hauptbauteil des Boards ist das Sender-SiP (System in Package) des Typs STWBC2-HP von ST, das einen Cortex-M0-Mikrocontroller vom Typ STM32G071 mit einem applikationsspezifischen Frontend kombiniert. Das Frontend übernimmt die Signalaufbereitung und Frequenzregelung, enthält einen hochauflösenden PWM-Generator und kann an beliebigen Gleichspannungen zwischen 4,1 V und 24 V betrieben werden. Zusätzlich enthält es MOSFET-Gatetreiber und ein D+/D- Interface für USB Power Delivery. Für die Qi-Authentisierung lässt sich das STWBC2-HP SiP überdies mit dem Sicherheitselement STSAFE-A110 von ST kombinieren.

Das Receiver Board STEVAL-WLC98RX ist für eine Ladeleistung von bis zu 50 W ausgelegt, um das volle Potenzial des STSC-Protokolls auszuschöpfen und das Laden gemäß BPP und EPP zu unterstützen. Zu den gebotenen Features gehört der ARC-Support (Adaptive Rectifier Configuration), wodurch sich die Ladedistanz um bis zu 50 % erhöht, sodass kostengünstigere Spulen und flexiblere Konfigurationen verwendet werden können. Die präzise Spannungs- und Strommessung für die Fremdobjekt-Erkennung (Foreign Object Detection, FOD), Wärmemanagement und Systemschutz gehören ebenfalls zur Ausstattung. Das Board ist mit dem Wireless Power Receiver IC STWLC98 bestückt, der neben einem Cortex-M3-Kern auch eine hocheffiziente Synchrongleichrichter-Leistungsstufe mit einer bis 20 V programmierbaren Ausgangsspannung enthält.

Spezielle Softwaretools, nämlich STSW-WPSTUDIO von ST für das STEVAL-WLC98RX und STSW-WBC2STUDIO für das STEVAL-WBC2TX50, können zum Modifizieren der Konfigurationsparameter verwendet werden, um die Funktionalität auf die Anforderungen individueller Anwendungen abzustimmen. Als Hilfestellung bei der Entwicklung steht zudem ein großer Umfang an Designdokumenten zur Verfügung.

Zum Lieferumfang der Boards, die im ST eStore und bei Distributoren erhältlich sind, gehört auch eine Konformitätserklärung zur Radio Equipment Directive (RED) der EU.