2018无线充电技术方案
苹果手表无线充电方案iwatch XS016 M0 中文手册 Rev1
深圳市旭鑫胜电子有限公司Shenzhen Xuxinsheng Electronics.Co.,Ltd无线充电发射器M0控制芯片中文手册datasheet本方案采用qi标准March 2018Rev1.1一、概述M0芯片是一款符合Qi标准协议（WPC无线充电联盟）的无线充电发射端控制芯片，M0方案是专为苹果手表设计开发，充电效率高，良好的兼容性。
可支持apple watch series1，series2，series3，series4，并具有LED灯指示状态功能。
1.1、产品特性◆ 兼容WPC无线充电联盟的qi标准协议V1.2.3◆ 外围元件少，采用集成的芯片元件◆ 电路构架简洁，元件工作温度低，不发热◆ 支持APPLE WATCH S1~S4代无线充电◆ 充电过程不断充，手表无重启◆ SERIES4可在2小时左右充满电（室温26℃）◆具有LED指示工作状态功能1.2、产品应用◆ qi协议无线充电发射应用◆ 非qi协议无线充电发射应用◆ iwatch手表无线充电发射应用二、主控I.C 脚位和说明2.1、引脚功能序号名称描述1 VIN_T 输入电压信号检测2 OVP 过压信号检测3 COIL1 单双线圈切换控制信号4 A2P 过流信号检测5 VCC I.C 电源输入6 A1E 运算放大器输出7 A1N 运算放大器反向输入端8 A1P 运算放大器正向输入端9 PWL PWM 控制信号 10 DECODE 信号输入 11 NTC 过温检测信号 12 VSS 电源地 1314 LED_B 待机指示灯 15 PWH PWM 控制信号 16LED_A工作指示灯VIN_T OVP COIL1 A2P VCC A1E A1N A1PLED_A PWH LED_B QCC VSS NTC DECODE PWL三、规格参数3.1、最大额定值参数 符号 额定值 单位 工作环境温度 Ta -40至+85 °C 储藏温度 Tstg -65至+150 °C储藏湿度 Tstr <95% RH供电电压 Vcc -0.5至+5.5 V供电电流 Imax 1.0 AESD参数 ESD ±2000 V发射线圈 L 6.8 uH3.2、额定参数测试条件:环境温度25°C测试条件 额定值 最小值 最大值 单位 待机模式功耗 Vcc=5V 110 80 130 mW 工作频率 调节负载及距离 / 105 205 KHz 5V输出传输效率 bq51013xEVM测试0.8A 72 70 75 % 工作电压 5W输出 5 4.5 5.5 V 输出功率 快速模式 1.0 0.5 1.5 W 工作距离 bq51013xEVM测试 0.8 0.6 1.0 mm四、应用电路电路采用变频和定频调占空比的全桥驱动模式，支持10W快速无线充电，支持LED指示功能。
磁耦合谐振式的电动汽车无线充电系统研究
磁耦合谐振式的电动汽车无线充电系统研究李小磊;秦会斌【摘要】磁耦合谐振式无线充电技术(Magnetic Coupled Resonant Wireless Power Transfer Technology)凭借着传输距离较远、功率大、穿透性强的优势得到了越来越多的关注,成为大功率无线充电领域研究的热点.针对电动汽车无线充电,文章中利用磁耦合谐振式无线充电技术,研制了一台在30 cm的传输距离下,输出功率达到1 kW以上,传输效率达到82.1％以上,磁耦合谐振频率为30kHz的无线充电实验装置,并进行了错位实验,最终运行效果理想.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2018(035)009【总页数】4页(P1-3,7)【关键词】电动汽车;无线充电;磁耦合谐振;抗错位线圈结构【作者】李小磊;秦会斌【作者单位】杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310000;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310000【正文语种】中文0 引言近年来，无线充电技术一直是相关研究人员关注的热点课题，随着研究的深入，无线充电技术已经在医疗器械、家用电器、电动汽车以及高铁列车等领域得到了应用与发展，并取得了初步的成果。
现如今，新能源汽车（EV）以其高效、节能、零排放等优点得到了政府的大力支持和企业的高度重视，EV也将成为未来汽车行业发展的趋势。
目前给电动汽车充电的方式主要有两种：即有线充电和无线充电。
传统的有线充电方式灵活性较差，对充电接口容易产生磨损，会导致电火花的产生，安全性低。
无线充电技术的使用可以有效地避免以上缺点，使得电动汽车的充电方式有了新的选择。
本文在比较了不同种无线充电方式的基础上，设计了一套基于磁耦合谐振式的电动汽车无线充电方案，磁耦合谐振频率为30 kHz，并实现了30 cm传输距离的1 kW以上的电能传输，且计算系统传输效率达82%以上。
1 无线充电方式比较无线充电技术（Wireless charging technology）源于无线电能传输技术，是指利用电磁感应原理，在充电器和用电装置之间通过磁场进行能量传输，无需用到电导线，根据传输原理主要分为三种：电磁感应耦合式无线充电技术、磁耦合谐振式无线充电技术和微波辐射式无线充电技术。
qi标准v1.2.4最新版本来了定频调压方案或将受益
qi标准v1.2.4最新版本来了定频调压方案或将受益近日，WPC无线充电联盟在其官网发布了最新Qi标准，版本号为v1.2.4，此协议将在2018年3月8日开始强制执行，这意味着此后无线充电产品将需要按照Qi v1.2.4标准过认证，而不是此前的Qi v1.2.3了。
随着Qi这一最新标准的发布，定频调压方案或将受益。
Qi协议的主要变化（注：BPP：Basic Power Profile，EPP：Extended Power Profile）关于苹果7.5W发射端认证方面，相对于Qi v1.2.3，Qi v1.2.4有以下更新：1. 该TX类型MP-A11在Qi v1.2.4正式纳入Qi标准。
2. 在Qi v1.2.3版本下，该类发射端通过的是BPP+FOD Extensions认证，而在新发布的Qi v1.2.4下，对发射端认证等级进行了简化，会通过EPP（MP-A11）认证。
综上，新协议强制执行后，苹果7.5W发射端需要通过的Qi认证的类型为EPP（MP-A11）。
市面无线充电发射器方案解读目前市场上无线充电发射器主要分为两类：第一类的为中低端发射器，采用的方案为变频架构和定频调占空比架构。
变频架构的工作原理是通过改变工作频率从而调节发射功率，在某些发射频段会对手机电路造成一定干扰。
目前市场上变频架构的发射器一般采用A11或A11a，只能通过BPP 认证。
此类发射器功率一般都大于5W小于10W，没有Q值检测电路，在FOD（金属异物检测）性能方面要明显逊色于过了BPP+FOD Extensions和EPP认证方案的发射器。
有些发射端在A11/A11a基础上通过固定工作频率调节占空比的方式来支持苹果的7.5W快充。
此架构瞬态响应较差，基于此架构发射器一般也没有Q值检测电路,在FOD检测方面会比较差，也不符合EPP要求，也无法通过EPP认证。
定频调占空比架构作为一种中国式创新，该方案胜在高性价比，一定程度上也能让用户用较低的价格享受苹果快充的体验，但无法做到对手机零干扰。
无线充电技术的发展历史与趋势
无线充电技术的发展历史与趋势摘要：无线充电技术是指通过无线电磁场或电磁波对电子设备进行无线充电。
自20世纪60年代以来，无线充电技术经历了多次重大变革，从最初的电感耦合式无线充电到如今的电容式和电磁共振式无线充电，其技术发展逐渐成熟。
本文将围绕无线充电技术的发展历史、现状以及未来发展趋势进行深入探讨。
关键词：无线充电技术、电感耦合、电容式、电磁共振、发展趋势。
正文：一、发展历史无线充电技术的雏形可以追溯到20世纪60年代，当时，日本NEC公司通过电磁感应原理首次实现了无线充电。
但由于充电空间必须和设备紧密贴合，这种充电方法被认为不够实用。
直到21世纪初，利用磁共振技术和放射技术，无线充电才开始真正兴起。
随着新技术新方案的不断涌现，无线充电技术也进入到了一个新的发展阶段。
二、现状分析目前，无线充电技术主要分为电感耦合、电容式和电磁共振三种类型。
其中，电感耦合式无线充电技术是最早的无线充电技术之一，其原理是通过电磁感应原理，将电能传输到充电设备中。
而电容式无线充电技术，则是将充电源和设备之间的电容器连接起来，通过电容储存和释放电能，实现无线充电。
电磁共振式无线充电采用了磁共振原理，通过外部往复磁场激励铁芯电感器振荡，产生电磁辐射，再通过铁芯电感器的感应收集电能，实现无线充电。
现在，电磁共振式无线充电技术已经被逐渐应用于智能手机、平板电脑等电子设备中，并取得了显著的效果。
三、发展趋势未来，无线充电技术将从以下几个方向进行发展：（1）技术革新，提高充电效率和传输距离。
现在，无线充电技术仍存在一些问题，例如效率不高、传输距离过短等。
未来，随着技术的不断升级，这些问题将会得到解决，充电效率和传输距离也将会不断提高。
（2）扩大应用范围，实现多设备充电。
随着无线充电技术的不断发展，其应用范围也将不断扩大，除了个人电子设备外，也将大量应用于智能家居设备、电动汽车等领域，实现多设备、甚至整个家庭的无线充电。
（3）实现自动化充电，提高用户体验。
新捷电子5W-10W-15W Qi标准SoC无线充电方案
新捷电子5W/10W/15W Qi标准SoC无线充电方案
【导读】2018年是无线充电市场大爆发元年，国内外芯片厂商都纷纷祭出法器，争取早日抢占市场。
国内芯片供应商新捷电子也积极响应市场需求，推出了一系列的产品，从接收到发射、小功率到大功率、磁感应到磁共振，都有相应的产品推出，这无疑是为无线充电市场添油加火。
上海新捷于2018 年 3 月16 日发布SoC 无线充电芯片及成果展会，为即将全面爆发的无线充电再添一把火, 当天超过400 人参与新捷2018 展会。
今年手机成为带动无线充电需求的先锋, 而2108年将成为无线充电爆发的一年, 发展速度甚至会超过Wi-Fi, 图表看到RX将带动TX, 并至少有多三倍以上爆发量. NewEdge 对于手机市场已准备好Qi认证的RX 15W芯片第一代NE6151及第二代NE6153。
2018年Qi国际品牌手机开始大量推出具备无线充电功能新款手机, 包括SAMSUNG S9+, Nokia 8 Sirocco, LG G6 plus, SONY Xperia XZ2, ZTE T85, Xiaomi Mix2s, Huawei P20, 手机标配无线充电已经来临了。
看,这就是“万磁王”!苹果iPad Pro12.9(2018)的无双体验
不足。但是新一代Apple Pencil等个提升，一是加入了一个触控按键，使用 功能性有所增强；孑加入了休眠功能•长期不使用也不会担心亏电问题•要 再使用只需要放在中框充电区域接触一下即可配对进入工似式；三是升级 为无线充电-充电数率依旧，但不会有接口占用•笔帽遗失的问题。
让强迫症用户另一个舒服的点•就是在四边等宽的情况下,iPad Pro 2018 的中框也改为平直造型。这个改变就像是从iPhone 3GS到iPhone 4的那一次经 典变化一样。要知道，这么多年以来，iPad为了让自己庞大的体积能显得更加轻 盈，都采用了圆弧形的中框，以实现更加轻薄的视觉厚度。但是那样做，是因为 原来的iPad都有足够宽的边框空间可以利用，而这一代却没有了,为了让内部空 间堆叠达到最大的利用率•平直线条就是最好的方案吧。不过-作为iPad的旗 舰-5.9mm的厚度是iPad Pro 2018弓以为傲的参数，这让裸机拿在手上时感觉非 常舒适。11英寸机型裸重468克，129英寸机型裸重631克•并不会有多大负担。
eFashion 41
EXPERIEN虎尖峰体验
无双的体验空间
磁吸式方案-更多也只是解决了笔与率板电脑本身如何安放的问题，算盧一个
iPad Pro 2018发售之后•我看到有人表达这样的看法："千万不要走进 苹果店去体验新iPad Pro ■因为漂亮的设计会让人马上上瘾。”其实何止设 计，iPad Pro 2018方方面面的硬件配置，都代表着现在平板电脑最极致的优 秀体验•让人用过之后就不忍释手。
只不过5.9mm这个厚度，容纳不下苹果想要提升iPad Pro 2018拍照能力 的决心。1200万像素的摄像头和iPhone X上那枚完全一致，再加上700万像素 的前置摄像头，这也让iPad Pro 2018成为史上拍照性能的最强者。只不过看到 那枚高高凸起的摄像头，一个合身的保护套是必不可少的。好在官方也对此做 足了准备。
无线充电qi协议的主控制器的低功耗设计
0 引言在传统无线传感网络中，一般使用蓄电池充电，需要不断更换电池，在制约了无线传感网络实际部署与广泛应用的同时大大提高了网络的维护成本[3]。
而早在1988年，约翰.鲍尔斯在实验室第一次成功用无线充电技术点亮了1米外的60W的灯泡，无线充电技术的可行性得到论证[4]，至此无线充电技术的研究越来越受到重视。
为了规范无线充电技术，WPC联盟提出的QI协议，该协议采用定频调占空比的架构利用控制器不断地对电路进行监控，通过调整线圈上的电压进行无线传输能量，与用蓄电池相比，其成本大大降低，但是伴随着摩尔定律的盛行，每一代半导体工艺技术的提高，芯片密度的增大[5]，对于设计者来说功耗就成为了必要的关注问题，电压大小，dual-Vth和栅极尺寸都与低功耗技术密切相关[6]。
本文主要是对在RTL级电路设计的基础上进行低功耗设计。
1 数字电路功耗的形成电路中的功耗分为两类：静态功耗和动态功耗。
静态功耗主要是待机时的功耗，主要由泄露电流组成，一方面是由于MOS管阈值电压的存在，使得器件在关断状态下，具有亚阈值特性，因此会产生亚阈值电流[7]。
动态功耗主要是由于短路电流和负载电容充电引起的。
而在这两部分中有三种最主要的功耗消耗：对电容进行充放电的跳变功耗，在电路反转过程中产生的短路电流功耗和MOS器件的漏电流损耗[8]。
其原理如下：当输入电平为低时，PMOS管会对输出节点上的电容进行充电，当输入电平为高电平时，NMOS会对电容进行放电，从而达到反相器的效果，在这一过程中形成了MOS管的动态功耗，如下图1所示。
VDDI1无线充电qi协议的主控制器的低功耗设计Low power design of the main controller of wireless charging qi protocol张二丽（电子科技大学，四川 成都 610054）摘 要：从1889年Nikola Tesla发明了著名的Tesla线圈开始，对无线充电技术的研究受到了广大设计者的重 视[1]，华为2018年发布的无线充电技术，其最大功率可达15 W，标志着无线充电时代的来临。
2018年电子设计竞赛无线充电小车报告2
2018年电子设计竞赛无线充电小车报告2参赛队代码：2018年天津市大学生电子设计竞赛(TI杯)设计报告封纸摘要本作品主要包括无线充电装置、无线充电电动车和超级电容储能装置。
首先先将5V的直流电经过LC自激振荡电路逆变成高频800kHz的交流电，然后在一次侧，通过ATmega16单片机控制舵机动作隔离副边电路，此时继电器常闭触点动作，电容不充电，按下按键继电器恢复，同时定时1分钟,交流电经过发射线圈向接收线圈传递能量，通过磁耦合谐振式无线电能传输方式，接收线圈与接收线圈发生谐振耦合，将电能转换成磁场能量进行传输，从一次侧传送到二次侧的能量经过全桥整流环节后供给超级电容储能，定时结束后继电器动作，发射线圈停止向接收线圈传递能量，同时舵机动作,使得副边电路接通，小车立即启动。
通过测试，小车可满足全部要求。
关键词：LC自激振荡逆变；磁感应谐振式无线传能；全桥整流；超级电容方案二：磁场共振式传输功率数KW，传输距离数厘米-数米，适合远距离大功率充电，转换效率适中[1]；方案三：无线电波式传输功率大于100mW，传输距离大于10m，远距离小功率充电，自动随时随地充电；限制转换效率较低，充电时间较长，传输功率小[1]；方案四：电场耦合式传输功率1-10W，传输距离数毫米-数厘米，适合远适合短距离充电，转换效率较高，发热较低，位置可不固定；限制体积较大，功率较小[1]。
综合考虑采用方案二。
1.3.2充电后小车自行启动方案对比方案一：用抽绝缘片的方式控制小车立即启动用绝缘片隔绝电路，但是需要在每次出发前人为插绝缘片，1分钟计时到后再人为抽离，使得电路接通，小车得电启动。
方案二：用舵机配合继电器的方式控制小车立即启动在一次侧，继电器控制发射线圈所在电路，用舵机进行绝缘片的抽拔，实现自动化。
另外，充电时继电器不工作，断电时继电器工作，有效节省电能，提高用电效率。
综上采用方案二。
1.3.3小车爬坡驱动方式对比方案一：前驱型—动力传递直接，减少了损耗，运转效率更高，但是操控性较差，转向不足。
盘点无线充电的技术路线、标准及产业链格局
盘点无线充电的技术路线、标准及产业链格局
近日，知名手机厂商推出了20W无线充电器、20W小米无线车载充电器和无线充电宝。
手机即将进入无线快充时代，会迅速普及。
无线充电技术在消费电子市场的应用由来已久，伴随着行业龙头苹果、三星等龙头厂商主力推进无线充电应用，智能手机无线充电有望全面铺开。
未来，新能源车的发展推动车厂无线充电研发的热情，国际标准组织也进入最后标准测试阶段，无线充电在汽车端的应用有望加速落地。
此外，无线充电的使用场景不仅仅局限在手机、可穿戴、平板、笔记本电脑等中低功率领域应用，在物联网浪潮的大背景下，无线充电各类公共应用场景不断出现，无线充电相关产品具有广阔的市场空间。
无线充电的技术路线
无线充电技术（Wireless charging technology）源于无线电力输送技术，是指装置不需要借助于电导线，利用电磁波感应原理、电磁波共振原理或者其它将磁场作为传送功率桥梁的技术，在发送端和接收端用相应的设备来发送和接收产生交流信号来进行充电的一项技术。
由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。
现阶段无线充电技术以电磁感应方式和电磁共振方式为主。
电磁感应技术相对容易实现，同时充电效率较高，在无线充电推广初期是主要应用方式，商业化应用已经非常成熟，目前手机中采用的无线充电技术也主要是电磁感应技术。
1、电磁感应方式
电磁感应技术通过导体切割磁场会产生电动势，有两个线圈组成，在初级线圈上接入交流电时产生磁场，次级线圈由于有交变磁场的存在而感应出交变的电流。
由电—磁—电转。
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技术形态
磁感应技术、磁共振技术的架构模型如下：
电磁感应式架构
磁共振式架构
方案选型1-TI
TI方案：电磁感应式，符合Qi标准、应用成熟，如三星Galaxy系列。 其产品系列丰富，从2.5W~5W~10W。部分系列满足PMA和A4WP。
方案选型1-TI
• 符合 Qi 标准的10W方案 BQ500215（发射器） 和 BQ51025 (接收器），可充中大型的移动设备如大 屏手机、平板和笔记本电脑等
LTC4120
·无损耗动态谐波控制在宽耦合范围内优化无线充电 ·宽接收电压范围：4.2V 至 40V ·可调电池浮置电压：3.5V 至 11V ·用单个电阻器设定 50mA 至 400mA 充电电流 ·±1% 的反馈电压准确度 ·准确度为 5% 的可编程充电电流 ·无需微处理器或软件 ·可采用松耦合发送 / 接收 （Tx/Rx） 线圈实现的宽距离操作 ·耐热性能增强型、扁平 16 引线 （3mm x 3mm x 0.75mm） QFN 封装
BQ51025
1.
2. 3. 4. 5.
可靠的 10W Βιβλιοθήκη 收器解决方案使用专有协议，采用10W BQ500215 发送器 • 具有后稳压 LDO，可保护外部充电器输入免受整流器输出瞬态影响；采 用无电感器解决方案实现最薄厚度 • 可调节输出电压（4.5V 至 10V），以实现线圈和热性能优化 • 功率 10W 时，系统效率 84% WPC v1.1 兼容的通信和控制可实现与当前 TX 解决方案的兼容 已获专利的发送器板检测功能提升了用户体验 主机能够通过电源信号频率测量确定 TX 表面上的最佳放置位置 与主机进行 I2C 通信
方案选型2-凌力尔特
• • • 不符合Qi协议，企业自有标准 LTC4125（发射器）：单片式全桥谐振驱动器。三大特点：自动谐振、最佳功率搜索算法。 LTC4120（接收器）：采用动态谐波控制 （DHC），实现最优的无线功率输送。
方案选型2-凌力尔特
• 主要用于工业手持式设备、医疗设备、军用传感器、密封或电气绝缘设备等。
LTC4125
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 单片式 5W 无线功率发送器 AutoResonant 开关频率可针对谐振电容和发送线圈电感进行调节 * 发送功率可根据接收器负载自动地调节 * 输入电压范围：3V 至 5.5V 集成型 100mΩ 全桥开关 异物检测 可编程平均输入电流限值和监视器 用于系统 / 组件适宜温度功率传输的 NTC 输入 宽工作开关频率范围：50kHz 至 250kHz 耐热性能增强型 4mm x 5mm QFN 20 引脚封装
方案选型1-TI
TI方案：BQ500215（发射器） 和 BQ51025 (接收器），单独的效率可达80%，两 者配合使用时可做到10W且效率为84% ，同时兼容5W的应用。 方案难点：线圈对准难度大，稍微偏离即会导致效率大幅度降低； 发射器与接收器 需要复杂的通信等。 方案优点：传输效率高。符合Qi标准，通用性好。
无线充电发展 2018及技术方案
Rex.li-2018.3.5
技术形态
目前无线充电行业一般有四大技术：磁感应技术、磁共振技术、微波技术和电场耦 合技术。其中，最成熟、效率最高的是磁感应技术，目前被大量应用于智能腕带或 手机上。其次是磁共振技术。 磁感应式主要方案商有：TI、NXP、Toshiba、RoHm等。
方案选型2-凌力尔特
• 方案难点：起振调试有难度、效率优化、稳定的频率等。 • 方案优点：可容许相当大的线圈错位；发送器和接收器电路之间无需进行任何直 接通信，避免了使用通信协议所需的复杂信号处理硬件和软件。
Thanks!
BQ500215
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
采用 Qi 认证的 WPC v1.1 解决方案，专有对TI BQ51025 无线电源接收器的 10W 充电能力，可兼容5W运行 12V 输入，固定频率，电源电压控制架构 符合无线电源联盟 (WPC) A29 发射器类型技术规范 通过 FOD Ping 实现增强型外来物体检测 (FOD)，在电源传输前检测金属物体 空闲和“充电完成”期间低待机功耗 10 种可配置的 LED 模式，可指示充电状态和故障状态 数字解调减少了组件数量并简化了电路