【经验】让P9225-R无线充电电源接收器布局布线不再困难

2019-06-12 IDT(Renesas收购)

无线充电又称感应充电,非接触式充电,利用近场感应技术,由无线充电器将能量传送至需要充电的设备。随着物联网时代来临的推进,无线充电技术越来越普及。P9225-RIDT(现已被Renesa收购)推出的一款高效无线电源接收器。P9225-R内置32位ARM处理器,具有可编程电流限制和过压保护的功能,无需使用额外的电容器,大大降低了无线充电应用的成本。本文将介绍P9225-R无线充电电源接收器的布局布线。

图1.P9225-R典型应用电路图


PCB布线与布局隔离准则:强弱电流隔离、大小电压隔离,高低频率隔离、输入输出隔离、数字模拟隔离、输入输出隔离,分界标准为相差一个数量级。隔离方法包括:空间远离、地线隔开。 P9225-R推荐的布局如图2所示。关键部件的放置顺序为谐振电容器(CS),整流器电容器(CRECT),输出电容器(COUT)以及电源滤波电容。

图2.P9225-R推荐的布局图


多层板上由于电源面和地面绝缘薄层产生了PCB电容。其优点是据有非常高的频率响应和均匀的分布在整个面或整条线上的低串连电感。等效于一个均匀分布在整板上的去耦电容。LC振荡电路是由接收器线圈LS和CS谐振电容(C1-C3,C5)组成,如图3所示。当LC产生谐振时,往往会产生高频谐波,随之会带来较大的噪声,因此LC振荡电路的环路面积需尽量小,这样可以减少辐射发射的噪声的影响,另外,LC谐振电路的走线应尽量使用宽铜,在顶层放置一个GND平面,这样有助于散热。


图4. LC谐振电路


为了保证整个无线充电系统的稳定,VRECT需要设定一个目标电压(Target Voltage),并通过一个反馈环路来控制;为了转化效率高,它的值通常设置成只比LDO高一点。反馈环路会先采集VRECT电压,并与目标电压相减,产生一个误差信号(Control Error)。误差信号会通过WPC规定的通信方式传到发射端的MCU,MCU会判断接收端是希望发射端增加能量还是减少能量。VRECT的电容(C21-C23)用于滤除高频信号,应放在与P9225-R相同的层上,尽可能靠近它们,如图3中绿色所示。SINK引脚直接连接到VRECT网络。 如果VRECT线上存在过压情况,将会有电流流动, 应在第三层使用至少12mil的走线连接VRECT网和SINK引脚,并应放置两个10mil的过孔。

图3.VECT电容的放置


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