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ヘルスケア・ウェアラブル機器を非接触で充電するワイヤレス充電ソリュー ションを発売

~ワイヤレス充電に必要な機能を1チップに集積し、小型化、防水・防塵ニーズに応える~

2016年09月26日

  • ルネサス エレクトロニクス株式会社

 ルネサス エレクトロニクス株式会社(代表取締役社長兼CEO:呉 文精、以下ルネサス)はこのたび、ウェアラブル機器や補聴器など防水、防塵等のニーズが多い小電力アプリケーション向けに、電力を非接触で送受電するワイヤレス充電システムソリューションを開発し、本年11月よりサンプル出荷を開始いたします。
 新ソリューションは、システムを構築するために必要な機能をそれぞれ1チップに集積した受電IC「RAA457100」と送電IC「RAA458100」で構成されており、今後これらのICの他、パワーMOSFET等の周辺部品を搭載した評価キットを提供していきます。

 新ソリューションの受電ICは、(1) ワイヤレスで電力を受電し小型リチウムイオン2次電池を充放電管理するために必要な全ての機能を3.22mm×2.77mmの小型パッケージに集積することで、アプリケーションの小型化に貢献、(2) システム電源に単体効率として業界最高クラスとなる85%の高効率なDC/DCコンバータの内蔵により、小容量バッテリの長時間駆動に貢献可能、といった特長を有しております。また送電ICは、(3) ワイヤレス送電に必要なブリッジ駆動回路や送電電力制御回路などを集積し、電源電圧を5V単一とすることでモバイルバッテリなどからの電源供給が可能となるため、旅行先等へのポータビリティの実現に貢献します。さらに受電IC、送電ICともに、ルネサスの豊富なマイコンとI2Cインタフェースで接続することにより、各種設定の読み出しやワイヤレス充電制御設定の書き込みなどが可能になります。
 ユーザは新ソリューションを採用することで、ワイヤレス充電を導入したシステムの開発が容易になります。

 ワイヤレス充電技術は、小電力アプリケーションにおける電池交換や、充電時にわざわざ電源ケーブルをつなげるといった煩わしさをなくし、また充電する機器本体にコネクタを付ける必要性がないため、近年、スマートフォンをはじめ様々なアプリケーションへの適用や産業用途への応用が期待されております。なかでも機器の小型化はもちろん、高い防水・防塵性、接触不良低減等のニーズが高い小電力アプリケーションに必要とされています。

 しかし、既存のワイヤレス充電技術は規格に基づいてアンテナサイズが規定されているため小型化が困難、小電力アプリケーションを充電するには充電流が大きく、放熱が難しいといった理由から、小型リチウムイオン2次電池による充電システムには適しておらず、小電力アプリケーションへの搭載には課題がありました。

 このような背景のもと、ルネサスは従来培ってきたワイヤレス充電のシステムノウハウと、市場実績のある充電制御回路および電源回路技術を融合して小電力アプリケーション向けの受電ICと送電ICを開発しました。今後は、システムの主要部品を搭載した評価キットも提供してまいります。またユーザは、市場シェアの高い当社マイコンと組み合わせることで新たなアプリケーション展開が可能です。

 

 新ソリューションの特長の詳細は以下のとおりです。

●受電IC「RAA457100」の特長

(1) ワイヤレス充電に必要な機能を3.22mm×2.77mmの小型パッケージに集積したことにより機器の小型化に貢献

 受電側アンテナコイルに励起した交流電力を直流に整流する同期整流回路、リチウムイオン2次電池を充電する充電制御回路を搭載している。ワイヤレス充電中は12ビットA/Dコンバータで電池電圧や電流をモニタし、充電に適切な電力となるよう送電側へデータを提供。またリチウムイオン2次電池に対する保護機能やアプリケーションのシステム動作用電圧を生成するDC/DCコンバータを内蔵し、ワイヤレス充電に必要な機能だけでなく電池放電時に必要な機能も集積することで、リチウムイオン2次電池組込みアプリケーションへの適用が可能。

 

(2) 業界最高クラス85%の高効率DC/DCコンバータの内蔵によりバッテリの長時間駆動に貢献

 一般に、ウェアラブル機器、補聴器などの小電力アプリケーションでは容量の小さい小型バッテリが用いられるため、長時間の駆動を実現するにはバッテリからシステムに効率よく電力を供給する必要がある。本受電ICに内蔵しているDC/DCコンバータは負荷1mA程度の軽負荷動作時に85%という高効率特性を有しているため、小型アプリケーションのバッテリ長時間駆動に貢献する。

 

●送電IC「RAA458100」の特長

(3) ワイヤレス送電に必要な回路を集積し、電源電圧を5V単一とすることでモバイルバッテリなどからの電源供給が可能

 一般に非接触での電力伝送は、送電側アンテナコイルに125kHzの交流電流を印加し、受電側アンテナコイルに交流電力を励起させることで実現する。このたび開発した送電ICは、交流電流を印加するブリッジ回路を駆動し、受電側が必要とする送電電力値となるよう制御する。また、ブリッジ回路過電流保護機能、2系統の外部過熱保護機能を搭載し、I2Cインタフェースで外部EEPROMデータを読み取りレジスタを書き換えることにより、パラメータ値をユーザの要望に応じて変更可能。また外部マイコンと接続することでユーザのアプリケーションに合ったカスタマイズも可能。

 さらに、ブリッジ回路を構成するパワーMOSFETとして当社の「μPA2690T1R」を推奨しており、これと組み合わせることで送電電力に応じてハーフブリッジ、フルブリッジの回路構成の選択が可能となる。

 

 ルネサスは新ソリューションを、ウェアラブル機器、補聴器などの小電力アプリケーションにワイヤレス充電機能を容易に付加できるものと位置づけ、積極的に拡販活動を展開する計画です。

 

 新ソリューションの主な仕様は 別紙(141KB)をご参照ください。

以 上

 

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