Die neue NFC-gestützte Technologie zur Energieübertragung bietet einen größeren Ladebereich und kleinere Abmessungen in Consumer-Produkten wie Smartphones und medizinischen Geräten. Ein umfassendes Entwicklungs-Kit von Renesas verkürzt den Systementwicklungszyklus.
Renesas Electronics hat ein drahtloses Near Field Communication (NFC,1) Ladesystem entwickelt, das kein Stromkabel mehr für den Ladevorgang benötigt und den Wirkungsgrad dieser Systeme verbessert. Renesas liefert die für den Systemaufbau erforderlichen Kern-Komponenten: den NFC-Mikrocontroller (MCU) RF20, das Power Transmitter IC R2A45801 und das Power Receiver IC R2A45701. Zudem stellt Renesas das komplette Kit einschließlich der Universalbauteile für die Peripherieschaltungen (zum Beispiel Leistungshalbleiter) als Systemlösung bereit.
Drahtlose Ladetechnik wird unter anderem bei Smartphones immer beliebter. Bei derzeit bestehenden drahtlosen Ladesystemen kommen typischerweise zwei Antennen zum Einsatz, eine für die Aufnahme und eine für die Übertragung der Leistung. Der Positionsabstand und die Anpassung der zwei Antennen haben einen starken Einfluss auf den Wirkungsgrad des Ladestroms. Bestehende drahtlose Ladesysteme sind mit erheblichen Einschränkungen des effektiven Ladebereichs verbunden. Dementsprechend stellt die erforderliche Ausrichtung zwischen Sende- und Empfangsantennen eine große Einschränkung für das Produktdesign dar.
Die drahtlose Renesas NFC-Ladetechnologie vergrößert den Ladebereich auf ca. 10 cm. Die Lösung von Renesas umfasst die Technologie der bestehenden NFC-MCU und nutzt die NFC-Antenne zur Implementation eines drahtlosen Ladesystems, bei dem eine einzige Empfangsantenne sowohl NFC-Datenkommunikation als auch Leistungsaufnahme übernimmt. Dieses Design zeichnet sich durch größere Zuverlässigkeit aus und ermöglicht eine Verringerung der Stückliste beim Receiver-Design. Zur Vereinfachung der Integration dieses Systems in mobilen Geräten hat Renesas die NFC-MCU, das Power Receiver IC sowie das Power Transmitter IC auf Grundlage der bewährten Leistungselektronik-Technologie des Unternehmens entwickelt. Diese neuen Produkte sind die zentralen Bausteine für die Implementierung eines drahtlosen Ladesystems. Renesas liefert diese Komponenten als komplette Kit-Lösung.
Die wichtigsten Funktionsmerkmale des drahtlosen Ladesystems von Renesas
Neben dem offensichtlichen Vorteil der drahtlosen NFC-Ladesystemlösung, keine Kabel für den Ladevorgang zu benötigen, macht es die Verknüpfung der NFC- und der drahtlosen Ladetechnik auch möglich, ein neues, flexibleres Maß an Wireless-Konnektivität zu erzielen. Die wichtigsten Funktionsmerkmale dieses Systems sind:
1) Energieübertragung und NFC-Datenempfang über eine einzige Antenne
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.
2) Erweiterung des Ladebereichs mit NFC
Die exklusive, NFC-fähige Technologie ermöglicht eine Erweiterung des Ladebereichs auf ca. 10 cm. 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.
3) Aufbau drahtloser Ladesysteme mit hohem Sicherheitsniveau
Die NFC-Technologie ermöglicht eine bidirektionale Datenkommunikation, so dass vor der Leistungsbereitstellung überprüft werden kann, ob das Gerät geladen werden kann. Dies verbessert die Sicherheit beim drahtlosen Ladevorgang.
4) Eine einzige NFC-MCU unterstützt drahtlose Lade- und herkömmliche kontaktlose Smartcard-Anwendungen
Basierend auf dem NFC-Standard unterstützt das System nicht nur drahtlose Netzgeräte, sondern auch bestehende kontaktlose Smartcard-Anwendungen, was die Entwicklung kompakterer Mobilteile ermöglicht.
Um einen Einsatz drahtloser NFC-Ladesysteme auf breiter Basis zu stärken, hat Renesas die neue Lösung der Wireless Charging Task Force des NFC-Forums (2) vorgelegt. Die drei neuen Produkte und ihre Hauptfunktionen im Überblick:
- NFC Controller RF20
Neben drahtlosen Ladeanwendungen lässt sich NFC auch für zahlreiche andere Applikationen einsetzen, so beispielsweise für herkömmliche Anwendungen wie Zahlungstransaktionen, Nahverkehrssysteme, Ticketverkauf oder neuere Anwendungen wie Computerspiele und Medizintechnik-Geräte. Vor allem NFC-fähige Smartphones mit Android(TM) Betriebssystem sind stark auf dem Vormarsch und führten zu einer wachsenden Nachfrage nach Lösungen für eine einfache Implementation von NFC-Funktionen. Als Reaktion auf diese Marktanforderungen hat Renesas bei der Entwicklung seiner RF20 NFC-MCU nicht nur auf die Einhaltung der internationalen NFC-Standards sondern auch auf Kompatibilität zu Smartphones mit Android(TM) Betriebssystem geachtet.
1) Einsatzfertige Lösungen
Der Chip wird samt einprogrammierter Firmware geliefert. Diese enthält alle für Smartphones und andere Geräte notwendige 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(TM) -Geräten implementieren.
2) Unterstützung für zahlreiche Schnittstellen-Standards
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 (3) verknüpfen. Als Host-Controller-Schnittstellen werden außerdem I2C (Inter Integrated Circuit) und UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) unterstützt, was eine flexible Konfiguration unterschiedlicher Host-Interface-Typen ermöglicht.
- Power Transmitter IC R2A45801 und Power Receiver IC R2A45701 für die drahtlose Leistungsversorgung
Die wichtigsten Analog-Komponenten für den Aufbau eines drahtlosen Ladesystems wurden in Single-Chip-Produkte integriert.
1) Funktionsmerkmale des R2A45801 Power Transmitter ICs
Im R2A45801 Power Transmitter IC sind die drei Ladungsausgangskanäle implementiert, die für die Treiberschaltung eines drahtlosen Power Transmitter benötigt werden. Der Baustein besitzt darüber hinaus integrierte Funktionen für eine erweiterte Sicherheitskontrolle wie etwa eine thermische Abschaltung und Erfassungsfunktionen für die Temperatur der Feldeffekt-Transistoren (FET) und des Gesamtsystems. Beim Einsatz zusammen mit externen RJK1028 MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) lässt sich das R2A45801 Power Transmitter IC zum Aufbau eines hoch-effizienten Energieübertragungssystems nutzen.
2) Funktionsmerkmale des R2A45701 Power Receiver ICs
Das R2A45701 Power Receiver IC wandelt die von der Spule empfangene Spannung 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 einer Einzellen-Lithium-Ionen Batterie. Damit kann der R2A45701 batteriebetriebene Geräte eigenständig unterstützen.
Die wichtigsten Eigenschaften der RF20 NFC-MCU, des R2A45801 Power Transmitter ICs und des R2A45701 Power Receiver ICs sind auf einem separaten Datenblatt abrufbar.
Verfügbarkeit
Muster der RF20 NFC-MCU, des R2A45801 Power Transmitter ICs und des R2A45701 Power Receiver ICs werden im November 2012 erhältlich sein. Die Serienfertigung der RF20 NFC-MCU ist für Januar 2013 geplant und soll voraussichtlich im Juni 2013 ein monatliches Volumen von 1 Million Einheiten erreichen.
Die Serienfertigung der R2A45801 Power Transmitter ICs und der R2A45701 Power Receiver ICs wird voraussichtlich im März 2013 anlaufen und wird voraussichtlich im Dezember 2013 ein monatliches Volumen von 1 Million Einheiten erreichen (Änderungen bzgl. Verfügbarkeit ohne gesonderte Benachrichtigung vorbehalten).
Anmerkung 1
Near Field Communication (NFC) ist ein internationaler, drahtloser Datenkommunikations-Standard, der das 13,56 MHz Frequenzband nutzt und gemeinsam von NXP Semiconductors und der Sony Corporation entwickelt wurde.
Anmerkung 2: NFC-Forum
Ein Industrieverband für die Entwicklung von NFC-Standardspezifikationen und für die Förderung eines breiten Einsatzes von NFC-Produkten. Als Fördermitglied des NFC-Forums engagiert sich Renesas für die Verbreitung der NFC-Technologie.
Anmerkung 3: SIM-Karte
SIM steht für Subscriber Identity Module, eine Karte mit integriertem IC (ICC), auf der Kundeninformationen gespeichert werden, wie zum Beispiel die von einem Mobiltelefon-Carrier vergebene Telefonnummer.
Hinweis
"Android" ist ein Warenzeichen der Google Inc. Weitere, in dieser Pressemitteilung erwähnte Produkt- und Dienstleistungsbezeichnungen sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen ihrer entsprechenden Inhaber.
Renesas Electronics hat ein drahtloses Near Field Communication (NFC,1) Ladesystem entwickelt, das kein Stromkabel mehr für den Ladevorgang benötigt und den Wirkungsgrad dieser Systeme verbessert. Renesas liefert die für den Systemaufbau erforderlichen Kern-Komponenten: den NFC-Mikrocontroller (MCU) RF20, das Power Transmitter IC R2A45801 und das Power Receiver IC R2A45701. Zudem stellt Renesas das komplette Kit einschließlich der Universalbauteile für die Peripherieschaltungen (zum Beispiel Leistungshalbleiter) als Systemlösung bereit.
Drahtlose Ladetechnik wird unter anderem bei Smartphones immer beliebter. Bei derzeit bestehenden drahtlosen Ladesystemen kommen typischerweise zwei Antennen zum Einsatz, eine für die Aufnahme und eine für die Übertragung der Leistung. Der Positionsabstand und die Anpassung der zwei Antennen haben einen starken Einfluss auf den Wirkungsgrad des Ladestroms. Bestehende drahtlose Ladesysteme sind mit erheblichen Einschränkungen des effektiven Ladebereichs verbunden. Dementsprechend stellt die erforderliche Ausrichtung zwischen Sende- und Empfangsantennen eine große Einschränkung für das Produktdesign dar.
Die drahtlose Renesas NFC-Ladetechnologie vergrößert den Ladebereich auf ca. 10 cm. Die Lösung von Renesas umfasst die Technologie der bestehenden NFC-MCU und nutzt die NFC-Antenne zur Implementation eines drahtlosen Ladesystems, bei dem eine einzige Empfangsantenne sowohl NFC-Datenkommunikation als auch Leistungsaufnahme übernimmt. Dieses Design zeichnet sich durch größere Zuverlässigkeit aus und ermöglicht eine Verringerung der Stückliste beim Receiver-Design. Zur Vereinfachung der Integration dieses Systems in mobilen Geräten hat Renesas die NFC-MCU, das Power Receiver IC sowie das Power Transmitter IC auf Grundlage der bewährten Leistungselektronik-Technologie des Unternehmens entwickelt. Diese neuen Produkte sind die zentralen Bausteine für die Implementierung eines drahtlosen Ladesystems. Renesas liefert diese Komponenten als komplette Kit-Lösung.
Die wichtigsten Funktionsmerkmale des drahtlosen Ladesystems von Renesas
Neben dem offensichtlichen Vorteil der drahtlosen NFC-Ladesystemlösung, keine Kabel für den Ladevorgang zu benötigen, macht es die Verknüpfung der NFC- und der drahtlosen Ladetechnik auch möglich, ein neues, flexibleres Maß an Wireless-Konnektivität zu erzielen. Die wichtigsten Funktionsmerkmale dieses Systems sind:
1) Energieübertragung und NFC-Datenempfang über eine einzige Antenne
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.
2) Erweiterung des Ladebereichs mit NFC
Die exklusive, NFC-fähige Technologie ermöglicht eine Erweiterung des Ladebereichs auf ca. 10 cm. 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.
3) Aufbau drahtloser Ladesysteme mit hohem Sicherheitsniveau
Die NFC-Technologie ermöglicht eine bidirektionale Datenkommunikation, so dass vor der Leistungsbereitstellung überprüft werden kann, ob das Gerät geladen werden kann. Dies verbessert die Sicherheit beim drahtlosen Ladevorgang.
4) Eine einzige NFC-MCU unterstützt drahtlose Lade- und herkömmliche kontaktlose Smartcard-Anwendungen
Basierend auf dem NFC-Standard unterstützt das System nicht nur drahtlose Netzgeräte, sondern auch bestehende kontaktlose Smartcard-Anwendungen, was die Entwicklung kompakterer Mobilteile ermöglicht.
Um einen Einsatz drahtloser NFC-Ladesysteme auf breiter Basis zu stärken, hat Renesas die neue Lösung der Wireless Charging Task Force des NFC-Forums (2) vorgelegt. Die drei neuen Produkte und ihre Hauptfunktionen im Überblick:
- NFC Controller RF20
Neben drahtlosen Ladeanwendungen lässt sich NFC auch für zahlreiche andere Applikationen einsetzen, so beispielsweise für herkömmliche Anwendungen wie Zahlungstransaktionen, Nahverkehrssysteme, Ticketverkauf oder neuere Anwendungen wie Computerspiele und Medizintechnik-Geräte. Vor allem NFC-fähige Smartphones mit Android(TM) Betriebssystem sind stark auf dem Vormarsch und führten zu einer wachsenden Nachfrage nach Lösungen für eine einfache Implementation von NFC-Funktionen. Als Reaktion auf diese Marktanforderungen hat Renesas bei der Entwicklung seiner RF20 NFC-MCU nicht nur auf die Einhaltung der internationalen NFC-Standards sondern auch auf Kompatibilität zu Smartphones mit Android(TM) Betriebssystem geachtet.
1) Einsatzfertige Lösungen
Der Chip wird samt einprogrammierter Firmware geliefert. Diese enthält alle für Smartphones und andere Geräte notwendige 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(TM) -Geräten implementieren.
2) Unterstützung für zahlreiche Schnittstellen-Standards
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 (3) verknüpfen. Als Host-Controller-Schnittstellen werden außerdem I2C (Inter Integrated Circuit) und UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) unterstützt, was eine flexible Konfiguration unterschiedlicher Host-Interface-Typen ermöglicht.
- Power Transmitter IC R2A45801 und Power Receiver IC R2A45701 für die drahtlose Leistungsversorgung
Die wichtigsten Analog-Komponenten für den Aufbau eines drahtlosen Ladesystems wurden in Single-Chip-Produkte integriert.
1) Funktionsmerkmale des R2A45801 Power Transmitter ICs
Im R2A45801 Power Transmitter IC sind die drei Ladungsausgangskanäle implementiert, die für die Treiberschaltung eines drahtlosen Power Transmitter benötigt werden. Der Baustein besitzt darüber hinaus integrierte Funktionen für eine erweiterte Sicherheitskontrolle wie etwa eine thermische Abschaltung und Erfassungsfunktionen für die Temperatur der Feldeffekt-Transistoren (FET) und des Gesamtsystems. Beim Einsatz zusammen mit externen RJK1028 MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) lässt sich das R2A45801 Power Transmitter IC zum Aufbau eines hoch-effizienten Energieübertragungssystems nutzen.
2) Funktionsmerkmale des R2A45701 Power Receiver ICs
Das R2A45701 Power Receiver IC wandelt die von der Spule empfangene Spannung 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 einer Einzellen-Lithium-Ionen Batterie. Damit kann der R2A45701 batteriebetriebene Geräte eigenständig unterstützen.
Die wichtigsten Eigenschaften der RF20 NFC-MCU, des R2A45801 Power Transmitter ICs und des R2A45701 Power Receiver ICs sind auf einem separaten Datenblatt abrufbar.
Verfügbarkeit
Muster der RF20 NFC-MCU, des R2A45801 Power Transmitter ICs und des R2A45701 Power Receiver ICs werden im November 2012 erhältlich sein. Die Serienfertigung der RF20 NFC-MCU ist für Januar 2013 geplant und soll voraussichtlich im Juni 2013 ein monatliches Volumen von 1 Million Einheiten erreichen.
Die Serienfertigung der R2A45801 Power Transmitter ICs und der R2A45701 Power Receiver ICs wird voraussichtlich im März 2013 anlaufen und wird voraussichtlich im Dezember 2013 ein monatliches Volumen von 1 Million Einheiten erreichen (Änderungen bzgl. Verfügbarkeit ohne gesonderte Benachrichtigung vorbehalten).
Anmerkung 1
Near Field Communication (NFC) ist ein internationaler, drahtloser Datenkommunikations-Standard, der das 13,56 MHz Frequenzband nutzt und gemeinsam von NXP Semiconductors und der Sony Corporation entwickelt wurde.
Anmerkung 2: NFC-Forum
Ein Industrieverband für die Entwicklung von NFC-Standardspezifikationen und für die Förderung eines breiten Einsatzes von NFC-Produkten. Als Fördermitglied des NFC-Forums engagiert sich Renesas für die Verbreitung der NFC-Technologie.
Anmerkung 3: SIM-Karte
SIM steht für Subscriber Identity Module, eine Karte mit integriertem IC (ICC), auf der Kundeninformationen gespeichert werden, wie zum Beispiel die von einem Mobiltelefon-Carrier vergebene Telefonnummer.
Hinweis
"Android" ist ein Warenzeichen der Google Inc. Weitere, in dieser Pressemitteilung erwähnte Produkt- und Dienstleistungsbezeichnungen sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen ihrer entsprechenden Inhaber.
