Провода – это зло. Лет 20 назад такое заявление вызвало бы недоумение, но сегодня, в век цифровых коммуникаций, все больше данных передается по воздуху, с помощью различных протоколов беспроводной связи. Радиосвязь стала особенно удобной с миниатюризацией электроники: некоторые современные устройства обработки данных весят меньше, чем сетевой кабель, да и места под разъем в их компактном корпусе не предусмотрено. Конечно, кабельная связь остается пока что незаменимой там, где требуются очень высокие скорость, стабильность и безопасность информационного обмена, но и в этих областях беспроводные сети медленно, но уверенно наступают.
Но, решив проблему передачи данных, мы все равно остались привязаны к проводам – ведь всем электронным устройствам нужно питание. Далеко не все из них могут обойтись «подножным кормом», получая энергию от солнечных батарей, виброгенераторов и т.д., реализуя технологию energy harvesting. И, несмотря на свои выдающиеся характеристики, современные смартфоны и планшеты с трудом выдерживают один день автономной работы без подзарядки и по вечерам их владельцы вынуждены ставить их «на прикол» к зарядным устройствам.
Идея передачи энергии, достаточной для питания, по воздуху будоражила умы инженеров и учёных с самого момента появления радиосвязи. Но до сих пор её реализации, более-менее пригодной к практическому использованию на больших дистанциях, нет. Максимум, что удалось достичь – получение энергии от высокочастотных радиопередатчиков сотовых сетей, но мощность, вырабатываемая таким методом, крайне низка. Однако если речь заходит о малых дистанциях, в этом направлении все гораздо интереснее. Появившиеся относительно недавно технологии беспроводного питания уже стандартизированы и активно применяются в потребительской аппаратуре. Беспроводная (бесконтактная) зарядка работает по индуктивному принципу – переменное электрическое поле, создаваемое катушкой передатчика, наводит поле в катушке приёмника в устройстве. Для того чтобы зарядить батарею, например, мобильного телефона, его просто нужно положить на зарядное устройство, которое обычно выполнено в виде подставки или даже может быть вмонтировано в стол. Преимущества такого способа очевидны:
- Удобство.
Не нужно искать в темноте разъем на корпусе устройства и проверять на ощупь ориентацию вилки.
- Надёжность.
Постоянные переключения могут со временем привести к повреждению разъёма и платы устройства.
- Защита.
Беспроводной зарядкой оснащаются водонепроницаемые изделия, при проектировании которых теперь не нужно думать о том, как защитить контакты разъёма питания. Их вообще нет!
Кроме этого, сценарии использования беспроводных зарядок подразумевают частые и недолгие подзарядки, что положительно сказывается на сроке службы литий-ионных батарей.
Конечно же, у беспроводных методов зарядки есть и недостатки. Самый главный – это невысокий КПД системы, из-за чего устройство заряжается гораздо дольше, чем при проводном подключении. Но и этот недостаток можно преодолеть, используя современную элементную базу и грамотно проектируя систему питания.
Для тех, кто ещё не пробовал применять беспроводную зарядку в своих разработках, но желает познакомиться с её возможностями, компания Active-Semi предлагает оценочные платы на основе универсального контроллера питания PAC5220WP. Эта микросхема предназначена для создания «умных» систем питания и содержит 32-битное ядро ARM Cortex-M0, работающее на частоте 50 МГц, конфигурируемый аналоговый интерфейс и 14-канальный ШИМ-драйвер. Микросхема PAC5220WP может стать основой для создания источника питания практически любого типа, а вычислительная мощность процессорного ядра позволяет реализовать самые разные сценарии работы системы, в том числе и управлять беспроводной зарядной системой.
Ассортимент оценочных решений беспроводной зарядки компании Active-Semi включает две пятиваттные (одно- и трёхкатушечную, Рис. 1–2) и одну 15-ваттную плату. Более мощное решение предназначено для зарядки планшетов и ноутбуков, в то время как мощности пятиваттных плат достаточно для зарядки смартфонов и других маломощных электронных устройств. Благодаря высокой эффективности контроллера питания КПД беспроводной зарядки на основе PAC5220WP достигает 75%. При этом потребляемая мощность в режиме ожидания составляет менее 50 мВт, а уровень электромагнитных помех соответствует классу B FCC. Программное обеспечение контроллера позволяет определять совместимость заряжаемого устройства и контролировать его положение относительно катушек с помощью светового и звукового сигналов.
Дополнительно в 15-ваттный набор входит плата приёмника, таким образом разработчик может сразу же начать изучение возможностей беспроводных зарядок, не тратя время на поиск совместимых устройств.
 |
| Рис. 1. Оценочный набор WPC A11. |
 |
| Рис. 2. Оценочная плата WPC А6. |
О компании
Компания Active-Semi была основана в Кремниевой Долине (США) со штаб-квартирой в городе Даллас (штат Техас). Компания фокусирует свои усилия на разработке и производстве интегральных микросхем для зарядных устройств и систем питания. За время работы на рынке электронных компонентов компания зарегистрировала 155 патентов и продала более 1.5 миллиарда микросхем.
Посмотреть подробные характеристики оценочного набора WPC A11 Active-Semi
