На проходившей недавно в Сан-Франциско конференции по твердотельным электронным устройствам IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2013 представители компании Samsung Electronics Co Ltd и корейского Института наук и современных технологий (Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST) объявили о разработке нового высокоэффективного прибора для беспроводной зарядки мобильных устройств, которое работает за счет эффекта магнитного резонанса.

Этот прибор за счет своих крайне малых габаритов, высокой эффективности передачи энергии и малых энергетических потерь можно будет без ограничений использовать в системах беспроводной зарядки мобильных телефонов, смартфонов, планшетных компьютеров и прочей мобильной малогабаритной электроники.

Схема чипа устройства беспроводной зарядки работает на частоте 6.78 МГц. При потреблении энергии в 6 Вт и коэффициенте полезного действия 86% устройство обеспечивает передачу до 3.4 Вт энергии, что приблизительно в 10 раз больше, чем у других аналогичных устройств.

Обычно схемы приемников энергии беспроводных зарядных устройств, основанные на явлении магнитного резонанса, состоят из схемы выпрямителя и из схемы понижающего преобразователя напряжения. Вместо того, чтобы идти по традиционному пути, специалисты KAIST и Samsung реализовали схему переключаемого преобразователя, которая преобразует переменный ток в постоянный ток и понижает напряжение постоянного тока. Новая схема получила название «резонансный выпрямитель-регулятор» (Resonant Regulating Rectifier, 3R), а результатом такого упрощения стало снижение расхода энергии и возможность изготовления всей схемы в виде одного малогабаритного чипа.

Рис. 1.

Схема 3R состоит из полного выпрямительного моста и трех управляющих LD-MOSFET полевых транзисторов. Такое схемотехническое решение избавляет от необходимости использования дополнительной резонансной катушки индуктивности, которая является основным источником потерь энергии. Чип приемника изготовлен по технологии BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) с использованием технологии 0.35 микрометра. Площадь кристалла чипа составляет всего 5.52 квадратных миллиметра.

Система беспроводной зарядки на базе нового чипа может работать в различных режимах, в режиме непрерывной передачи энергии (continuous conduction mode, CCM) и в режиме импульсной передачи энергии (discontinuous conduction mode, DCM), когда энергия передается импульсами, что позволяет организовать гибкие, энергосберегающие режимы зарядки аккумуляторных батарей мобильных устройств.