NFC 充电技术简介

       无线充电自从问世,就凭借其极大的便捷性和自由度收到关注,成为消费电子产品的主角,是近两年的热门话题。

       除了之前大火的无线充电标注 Qi,现在又一名新的无线充电形式诞生—— NFC 充电(Wireless Charging Specification/WLC)。

       具体来说,NFC规范使用了13.56MHz的基准频率,利用NFC通信链接来控制功率传输(支持 250、500、750 和 1000 Mw 四种功率传输等级)通过发送持续的载波信号,实现向NFC标签的电力传输,进而扩展建立了通信通道。

       Qi标准主要应用于 1W 以上的设备,Qi的工作频率为110~220KHz,需要体积较大的线圈,这会增加设备的重量和厚度。而 WLC 的工作频率为13.56MHz,天线体积较小,因此更适合智能穿戴类的设备,将是 Qi 技术的有益补充; NFC充电的还有另一个优势,它与 NFC 数据传输共用一个天线,不仅可以降低尺寸还可以降低成本。所以将 NFC 充电与其他应用结合,可以挖掘出很多新的商业模式,潜力无限。

       NFC 工作频率为13.56MHz,在数据传输的过程中伴随着能量输出,因此在提高功率的前提下,一个 NFC 设备可以为另一个 NFC 设备充电。NFC 充电流程以 NXP 的产品为例进行说明。




       从图中可以看到, WLC Poller 发送能量给 Listener ,同时数据在两者之间传输;所以 WLC 系统是由通讯和能量两部分路径组成,通信路径负责数据的双向传送,能量路径负责能量的转移以及给电池充电。通信路径可以分为充电数据通道和应用数据通道。充电数据通道用来交换充电信息(Listener 的电压,充电状态),应用数据通道用来交换终端应用的具体信息。

       下图是 NXP 的NFC 充电解决方案的框图,主要有 Poller 和 Listener 两部分。图中红色的是功率路径,蓝色的是通信路径。





       CTN730 是 Poller 部分的充电控制芯片,它主要是在 NFC Type A 通信下处理充电协议,它的最大驱动功率是 1.25W。CTN730 既可以单独工作,也可以和外部主控通过 I2C 一起工作。

        PCA943X 是 Listener 部分的功率接收芯片,内置过压保护和过热保护,通过 I2C 与 Listener 的 MCU 通信。

        CRN120 是 NFC 标准的 Type 2标签,负责与 NFC charging 控制器 CTN730 的 NFC 通信,通过 I2C 与 MCU 连接。

        KL02/LPC804 是低功耗的 MCU,控制 PCA943X 的输出,调节电流大料;控制功率调节的相关参数,并与标签 CRN120进数据交换。

        NFC 的 WLC 方案目前已经开始应用到智能穿戴设备中,比如智能眼镜、智能手表等,未来我们可以期待,所有带有 NFC 功能的台式机,笔记本电脑等都可以为无线鼠标、智能穿戴设备充电。

        参考文档

             《NXP NFC wireless charging system》

             《NFC 技术原理与应用》

 

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