搜索
EXTERNALUSEDEREKWANG/王德昌MAY2017NXP车载无线充电发射端设计EXTERNALUSE1200WNXPtypeinQiA28,MP-A4,MP-A8,MP-A915W5W300mWTXRXNXP无线充电产品方案列表WCT-5W1COILTX5WQiA11FlexibleWCT-5WTXMULTI5WQiA28,5WPMAWCT-15WTXMULTI15WQi,MP-A8WCT-15WTXAUTOS15WQi,MP-A9AutosarProductionProposalPlanningExecutionWPR1500-BUCK5-15WQiWCT-200WTX30W-200WWPR-200WRX30W–200WWCT-5WTXAUTO5WQiA13,5WPMAWCT-15W1COILTX15WQi,MP-A45WPMANXQ1TXH55WQiA11IntegratedWCT-15WTXAUTO15WQi,MP-A95WPMASingle-CoilTxMulti-CoilTxSingle-CoilRxIndustrial/AutoWPR1500-LDO5-15WQiCONFIDENTIALANDPROPRIETARYSUBJECTTOCHANGENFCTXNFCRXEXTERNALUSE2控制芯片及参考设计EXTERNALUSE3车载中功率发射器控制芯片--WCT1013A主要性能:基于DSC32-bit56800EX内核–100MHz内核工作频率（高速模式）–DSP和MCU功能优化,优化C语言编程支持片上存储器–288KBflashmemory–32KBdata/program封装模拟外设–两个8通道,12-bitADCs，带有x1,x2,andx4可编程的增益放大器–3路模拟比较器，并带有6-bitDAC基准–112-bit数模转换器(DAC)–eFlexPWM模块，带有12PWM输出,包括8通道高精度小数模式PWM（NanoEdge312ps），并有多种模式触发ADC采样–同时包括多个定时器可以满足无线充电控制器需求–WCT1013A:64PINLQFPEXTERNALUSE4车载中功率无线发射器参考设计主要性能WCT1013A•基于15WMP-A9拓扑(NXP申请)•125K定频，多线圈解决方案•集成数字控制式buck-boost，降低整体成本•集成NFC功能，实时检测射频卡，防止损坏NFC卡•灵活方便的软件调试平台，方便客户快速开发产品WCT1013AMP-A9参考设计•符合Qi(WPCV1.2.2）规格书标准，支持15W功率传输•集成数字解调功能，可以解调接收端各种通信调制方式•支持基于Q值检测的FOD•支持基于功率损耗计算的FOD•安照WPCQi15W规格书设计，认证正在进行中•带有CAN，LIN通信EXTERNALUSE5基于WCT1013A系统的原理框图EXTERNALUSE6第一级DCDC转换电路输入电压:8~16Vdc输出电压(Vrail):5~24Vdc/30W拓扑选择:Buck-Boost,Sepic,Flyback选用Buck-Boost转换器，第一级DCDC转换效率为95%左右模拟和数字控制方式都可以实现Buck-Boost转换主电路拓扑主要开关状态EXTERNALUSE7逆变功率电路原理图MP-A9EXTERNALUSE8WCT1013A控制器原理图MP-A9EXTERNALUSE9NCF3340NFC收发器原理图EXTERNALUSE10MP-A9线圈参数--LC谐振参数C=400nFC0G100V1206EXTERNALUSE11MP-A9线圈参数--LC谐振参数EXTERNALUSE12效率测试MP-A9中功率接收器低功率接收器EXTERNALUSE13充电面积测试MP-A9WPR1500buckRXEXTERNALUSE14待机功耗MP-A9低功耗待机模式：15mA启动信号关闭状态:100uAEXTERNALUSE15PCB布局和功率走线1,板子布局，输入滤波器，功率电路和控制电路的分离.2,信号较弱的输入电流信号,输入电压信号,线圈电流信号的走线尽量远离功率谐振电路.EXTERNALUSE16PCBGND走线注意事项PGNDDGNDAGND功率地和控制地在滤波电容处连接，同时单点连接数字地GND和模拟地AGND，可以用0ohm电阻或磁珠短接EXTERNALUSE17EMC调试无线充电系统EMI注意事项:A,端口的输入滤波器.B,DCDC转换器和逆变器的Mosfet的开关速度C,mosfet吸收电路D,PCB板和线圈的屏蔽EXTERNALUSE18测试标准CECISPR25class3Frequency[MHz]pkav0.1590700.390700.5370501.870505.965456.2654526563628563630563641563641463668463668463088463088.0050.0030108.00503000001010101020202020303030304040404050505050606060607070707080808080909090900.10.10.10.11111101010101001001001001000100010001000NoiseNoiseNoiseNoiseLevel[dBuVLevel[dBuVLevel[dBuVLevel[dBuV]]]]Frequency[MHz]Frequency[MHz]Frequency[MHz]Frequency[MHz]EXTERNALUSE19测试标准RECISPR25class3Frequency[MHz]pkav0.1566460.366460.5356361.856365.952326.20523226.0052.003228.00523230.00523241.00523241.00403068.00403068.00402787.00402787.005030108.005030142.004727175.004727175.003828245.003828300.004430330.004430380.005030512.005030512.005343944.005343944.0056369605636000010101010202020203030303040404040505050506060606070707070808080800.10.10.10.11111101010101001001001001000100010001000NoiseNoiseNoiseNoiseLevel[dBuV/mLevel[dBuV/mLevel[dBuV/mLevel[dBuV/m]]]]Frequency[MHz]Frequency[MHz]Frequency[MHz]Frequency[MHz]000010101010202020203030303040404040505050506060606070707070808080800.10.10.10.11111101010101001001001001000100010001000NoiseNoiseNoiseNoiseLevel[dBuV/mLevel[dBuV/mLevel[dBuV/mLevel[dBuV/m]]]]Frequency[MHz]Frequency[MHz]Frequency[MHz]Frequency[MHz]EXTERNALUSE20软件平台简介EXTERNALUSE21软件架构LibraryApplicationApplicationEXTERNALUSE22软件流程图InitializeHardware(peripheralInit.c)STARTmain.cInitializeApplicationInitializeDisplay(display.c)CheckSystemTimer**TimerInterrupt•Service1msTICKcounter•TriggerADCconversion•ServiceCOMMcallbackSystemTimerCheck(wct_callbacks.c)ServiceOpState/Display/Lowpower(opstateWPC.c/display.c/lowPowerMode.c)1ms?10ms?Servicedebugprocess(wct_debug.c)ReturnYYNN100ms?ServicewatchdogYN1s?NEXTERNALUSE23主要状态机StartTX发出信号检测是否有物体在表面PingRX发包表示其存在Identification&ConfigurationRX提供配置信息NegotiationeTX和RX协商建立功率传输协议CalibrationFOD校准PowerTransferRX输出功率，TX根据其输出调整工作状态EndTransfer/Error/TimeoutSignalStrengthPingPingRxDetectedIdentification&ConfigurationRequiredPowerID&CID&CNegotiationRequestedControlDataReceivedPowerEndPowerPTPTAdaptedSignalStartStartObjectdetectedTransmitterReceiverSignalEndTransfer/SignalLostNEGNEGPowerXfercontractestablishedNegotiationResponsetoNEGControlDataReceivedPower*CM*CMResponsetoReceivedPowerResponsetoReceivedPower*CM:calibrationmodeEXTERNALUSE24开发调试工具FreeMASTER系统参数设置和校准实时系统调试EXTERNALUSE25NFC功能集成EXTERNALUSE26NFC检测在无线充电系统中的集成•QiFOD检测−Qi的无线充电器利用PowerLoss来检测其表面的金属异物，可以准确检测出硬币及其他的金属元件−但是不能检测到非接触式的Card,这样在充电时这些卡片会被损坏•RFIDHFtag/NFCcard检测−LPCD是基于天线回路阻抗变化的检测，利用了低功率唤醒的技术−在LPCD唤醒之后，会查询是否有RFID/NFC卡；如果收到回复，NFCTX会决定是否阻止下一步充电−有具体的轮询方案来分别是实际的或者虚拟的RFID/NFC卡EXTERNALUSE27NFC检测状态机开始LPCD轮询检测到非接触式卡停止没有检测到RFID/NFC卡检测到手机中的虚拟NFC卡开始充电分辨实际的和虚拟的RFID/NFC卡有符合RFID标准的卡片被检测到，这些标准包括ISO/IEC15693,ISO/IEC18000-3,FeliCaandISO/IEC14443等。也可以添加一些专有的标准。EXTERNALUSE28无线充电和NFC卡检测技术的集成•在现有的无线充电参考设计的基础上扩展添加NFC控制芯片NCF3340，来实现NFC卡的保护•使用NFC控制器的LPCD技术检测物体•NFC天线布置在Qi的线圈上，可以实现有效的NFC卡检测和解耦EXTERNALUSE29Q值检测方法EXTERNALUSE30接收端RXQ值的定义在Qi规格书中，中功率接收端线圈的Q值定义为：MP-A1线圈跟RX放置耦合在一起，此时MP-A1线圈工作在100K频率时测得的Q值为RX线圈品质因数的参考值。EXTERNALUSE31自由谐振法测LC回路的Qlc值•使用自由谐振的方法得到LC回路的Qlc值；•Qlc=/(-ln(Rate)）•如下图所示，Rate是LC回路中谐振信号的衰减率；为了得