Renesas: Neue drahtlose Ladetechnologie soll die Effizienz, Messgenauigkeit und Anwendersicherheit verbessern

23.02.2023 FORSCHUNG & ENTWICKLUNG LADETECHNIK

Renesas hat auf der International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) in San Francisco am 19. Februar 2023 Fortschritte in der Ladetechnologie für Mobilgeräte präsentiert. Renesas beschreibt seine drahtlose Single-Chip-Leistungstransmitterlösung, die AC- und DC-Sendeleistung für verbesserte Genauigkeit und Sicherheit misst.

Die Präsentation enthält auch Details einer Sendertechnologie mit adaptiver Nullspannungsschaltung (ZVS), die eine geringere elektromagnetische Interferenz (EMI) und eine höhere Leistungsübertragungseffizienz erreichen soll. Diese Fähigkeiten ermöglichen eine drahtlose Leistungsübertragung von bis zu 15W mit einem Qi-Leistungsempfänger (PRx) und bis zu 40W mit proprietären PRx-Lösungen.

DC- und AC-Spulenstrommessung und Fremdkörpererkennung

Renesas ist nach eigener Angabe das erste Unternehmen in der Branche, das eine Single-Chip-Transmitter-Technologie (Tx) entwickelt, mit der sowohl DC- als auch AC-Leistungsübertragungskomponenten direkt gemessen werden können. Mit diesem Ansatz kann die übertragene Leistung genauer gemessen werden, wodurch ein Verfahren bereitgestellt wird, um eine Fehlanpassung zwischen dem Leistungssender (PTx) und den PRx-Leistungspegeln genau zu erkennen. Darüber hinaus kann die DC- und AC-Spulenstrommessung erkennen, ob ein kleiner metallischer Fremdkörper, z. B. eine Büroklammer, zwischen Sender und Empfänger eingeklemmt ist, was sonst zu einer Erwärmung des Objekts führen und die Sicherheit gefährden könnte.

Der Sender ist mit analogen AC-Spulenstromsensoren ausgestattet und unterstützt bis zu vier Senderspulen.

Adaptive Nullspannungsschaltung und niedrige EMI

Eine adaptive Nullspannungsschaltung (ZVS) soll sicherstellt, dass die Leistungs-MOSFETs schalten, nachdem ihre Drain-Source-Spannung auf 0V gefallen ist, wodurch Schaltverluste reduziert und die Effizienz erhöht werden. Da diese adaptive ZVS-Technologie über breite Lastbedingungen arbeitet, ist sie ideal für Halbbrücken-Wechselrichter, die unterschiedliche Lasten versorgen. Darüber hinaus reduziert diese ZVS-Technologie EMI, indem sie die Energiemenge verringert, die in elektromagnetisches Rauschen umgewandelt wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden verringert die Verwendung von ZVS die EMI um 4 Dezibel (dB) und kann die PTx-Effizienz um 1,7% oder mehr steigern. ZVS trägt auch dazu bei, die Betriebslebensdauer von Stromversorgungssystemen in vielen Anwendungen zu verlängern, wie z. B. Kfz-Innenraumladegeräten, indem der Anfangsschwellenwert des Komparators automatisch kalibriert wird.

Darüber hinaus verfügt das System über einen programmierbaren PWM-Generator (Pulse Width Modulation), der die Leistungseigenschaften des Senders steuert, um sicherzustellen, dass das zu ladende Gerät die richtige Energiemenge erhält.