NFC 무선 충전 WLC 2.0

NFC 무선 충전 규격 'WLC 2.0'

 

2020년 5월 WLC1.0 표준이 승인되었으며, 2021년부터 현재까지는 WLC 2.0 표준을 사용한다.

WLC 규격은 충전할 기기에 따라 250,500,750,1000mW 까지 4가지 전력전송 클래스를 지원한다.

 

최대 1W 전력전송이 가능하며, 무선이어폰, 스마트 워치, 스타이러스펜, 위치추적태그 등의 저전력 장치를 스마트폰 및 기타 NFC 지원 장치를 통해 충전할 수 있다.

 

기존 Qi 방식의 무선 충전 기술은 5~15W 의 충전을 지원하기 때문에 어느정도의 물리적인 크기가 보장되어야 했는데,

NFC 방식을 채택한다면, 1cm 미만의 안테나가 특징이기 때문에, 초소형 제품을 충전할 때 적절할 것으로 생각된다.

 

NFC 무선 충전은, 13.56MHz 기본 주파수를 사용하며, NFC 통신 링크를 활용해 전력 전송을 제어한다.

WLC 는 NFC 근거리 자기유도 방식을 사용하며, NFC 기술은 일정한 반송파 신호를 제공해 NFC 태그에 전력을 전달하여 통신이 가능하도록 하였다.

(좌) NFC WLC Poller (WLC-P) is communicating and charging a NFC WLC Listener (WLC-L) / (우) ST_NFC Wireless Charging compared to Qi

 

 

NFC WLC 2.0 기술 요약

 

▶  NFC 무선 충전 특징

 - NFC 리더에서 RF 필드 생성

 - 유도 결합을 통해 최대 1W 전력 전달

 - 데이터 교환을 통해 전력 전송 제어

 - WLC-L : 수신기(Listener) ,  WLC-P : 송신기(Poller)

 - WLC-L 과 WLC-P 간의 NDEF 메세지 교환은 기반으로함.

   (NDEF : NFC 데이터 교환 포멧)

 

▶ 전력 전달 모드 2가지

1. Static mode

 - Single Power level 에서 동작.

 - 최대 100mW 전력 전달 가능

 - NFC 통신을 위한 기준 내에 있으므로, FOD 기능 필요 없음.

 

2. Negotiated mode

 - Power Transfer parameter negotiaiton to control power level for charging

  (충전 효율성 극대 및 충전 안정성 보장을 위함)

 - 250,500,750,1000mW 까지 4가지 전력전송 클래스를 지원

 - FOD 기능 필요 : 리더가 NFC 기준 한계를 초과하는 필드 강도가 생성될 때 FOD 가 필요함.

 

▶ FOD(Foreign Object Detection)에 관하여.

 - FOD 기능은 높은 필드 강도로 인해 다른 RF 장치 등이 손상되는 것을 방지한다.(은행카드나, 여권 등)

 - iFOD(Initial Foreign Object Detection) : 전력 전송 전 FOD 를 수행해 외부 물체가 있는지 확인.

 - bFOD(Background Foreign Object Detection) : 전력 전송 중 지속적으로 외부 물체가 있는지 확인.

 

 

 

▶ WLC & Qi 비교

	WLC 표준	Qi 표준
주파수 대역	13.56MHz	100-200KHz
송/수신 전력	1W 이내 (최대 3W)	5-15W (최대 45W)
코일 형태	PCB Trace Coils	Wire wound Coils
이격거리	10cm 이내	4mm 이내
통신방식	NFC (26-848kbps)	In band (~2kbps)
특징	소형 코일, 다양한 사용처, 전력전자장치가 필요성이 적음.	높은 전력, 높은 효율

 

 

 

NFC 란?

 

근거리 무선 통신 기술로, 13.56MHz 대역의 주파수를 사용해 두기기가 가까운거리(약 10cm 이내) 에서 데이터를 주고받는 기술.

 

▶ NFC 의 장단점

 

1. 장점

 - 암호화 기술이 적용됨에 따라 보안성이 우수.

 - 두 단말기 간 페어링이 복잡하지 않아 0.1초 내에 인식 가능.

 - 사용이 간편하고 직관적임.

 - 매우 낮은 전력 소모

 

2. 단점

 - 짧은 거리에서만 작동됨.

 - NFC 기능이 없는 기기에서 사용 불가.

 - RFID 스키밍에 취약.

 

 

▶ NFC 의 4가지 동작 방식

 

1. 카드 에뮬레이션 모드 (Card Emulation Mode)

 - NFC 기기가 기존의 접촉식 스마트 카드처럼 동작

 - 스마트폰을 교통카드/신용카드 단말기에 대면 결제가 이루어지는 방식 등.

 

2. 리더/라이터 모드 (Reader/Writer Mode)

 - NFC 기기가 NFC 태그를 읽거나 쓰는 역할.

 - NFC 태그에 스마트 폰을 가져다 대면 NFC 태그에 저장 정보가 뜨는 등.

 

3. 피어 투 피어 모드 (Peer-to-Peer Mode)

 - 두 NFC 기기 간에 데이터를 주고 받을 수 있는 양방향 통신 모드

 - 사진, 연락처, 파일 전송 등.

 

4. 수동 통신 모드 (Passive Communication Mode)

 - NFC 기기 중 하나가 전자기장을 생성하고, 다른 기기는 그 전자기장을 이용해 데이터를 전송.

 - NFC 리더로부터 NFC 태그가 전력을 무선으로 공급받아 사용. 배터리 없이 동작.

 

 

관련글

1.URL : https://nfc-forum.org/

2.URL : https://www.st.com/content/dam/dc21/conference-sessions/tt_1_merino.pdf

3.URL : https://www.kwpf.org/

 

 

NFC Forum

 

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