【应用】 经过Qi认证的无线电源发射控制芯片P9038-RNDGI8 成功应用于智能手机无线充电

2020-03-22 世强

笔者设计一款无线电源,输出8W功率,主要应用在iPhone、三星Galaxy智能手机无线充电,完全兼容带无线充电安卓智能手机快速充电, 为了保证智能手机产品满足无线充电功能的配置,保证充电简单、高效和安全地充电。必须选用经过Qi认证的无线电源发射功率芯片。为智能手机提供快速、安全的无线电能,让无线充电并在尽可能短的时间内为智能手机充满电。

图1: P9038-RNDGI8  8W无线充电发射器应用原理图

产品选型

原型设计时,考虑到兼容Qi 无线充电标准要求,选用IDT(Renesas收购)推出无线电源发射控制芯片P9038-RNDGI8 ,符合WPC兼容的无线功率发射机芯片,P9038-RNDGI8 兼容A5和A11单层密绕式发射线圈,符合WPC规范1.2.2的5V电源供电运行和使用。芯片集成全桥逆变器支持8W功率无线传输,并确保有效的开关效率与(EMI/RFI)兼容, P9038-RNDGI8通过了无线充电行业公认的通用技术标准Qi认证。完全满足无线电源设计要求。


图2:P9038-RNDGI8在半成品应用

P9038-RNDGI8应用优势

提供外部电阻可配置编程,目标对象检测,内置过流保护,可编程过压/过热保护。支持USB 通用接口,这种无线电源发射非常容易使用,以最少的外部电子元器件,更少的PCB板占用空间,适用于非常有竞争力、低成本智能手机无线充电。


电流检测和休眠模式

P9038-RNDGI8集成了一个全桥PWM驱动逆变器,8W实际功率发射传输。 每个半桥包含一个高侧电流感知检测电路,用于精确检测峰值电流保护。为了降低电磁兼容干扰,内部Mosfet的开关进行高转换速率(上升和下降)进行了快速换流响应, 以满足效率精确控制转换。为了省电节能,除非发射机检测到接收器的存在,否则它将自己置于极低功耗的睡眠模式。一旦接收器终端被检测到连接,发射机将退出休眠模式,并开始根据WPC规范进行额定功率8W传输。


设计时注意事项

PCB散热设计:P9038-RNDGI8集成了热过载关机电路,以防止在故障异常情况下可能遇到的过热应力造成芯片损坏。如果芯片表面超过规定温度140°C,该控制电路将关闭并复位。因此为了获得最佳的发射性能,确保产生的热量散失到PCB上,合理PCB布局布线中是非常重要的。Layout 封装焊盘内需要均匀分布多个过孔,芯片工作所产生热量从PCB的底面均匀散热。

过电压保护阈值选取:对于未使用OVP MOSFET的情况,在REG_IN上实现具有9.5V阈值的二次过电压保护。如果超过REG_IN阈值,P9038将被禁用,直到REG_IN电压降到8V以下。



图3:P9038-RNDGI8过电压保护阈值选取


固件程序烧录:P9038-RNDGI8支持外部EEPROM内存芯片,当接上5V电源供电时,EEPROM是自动加载芯片内预编程与标准规范操作固件数据。外部EEPROM烧录固件是强制性的。可从IDT官网页下载最新的固件或者联系一级代理商提供DEMO预编程固件用于产品开发和评估。


发射线圈选择:P9038-RNDGI8芯片 SW输出引脚连接到由符合WPC 标准A5或A11类型发射线圈,该无线发射线圈串联谐振电容器组成的串联谐振电路。发射线圈是主绕组,无线电源接收端的线圈是次级绕组。组成感应电能的松耦合变压器来进行无线电源收发连接。


图4:发射线圈选择

  • 无线充电效率测试

  • 采用USB-C 接口输入,无线充电带载输出电压在4.70~4.83V范围, 充电效率可以做到60%效率,完全满足智能手机对充电要求。工程师设计时参考官方提供原理图和layout 布局以及官网提供固件信息即可。

  • 图5:P9038-RNDGI8 效率测试数据

  • 订购信息

  • IDT(Renesas收购)推出 P9038-RNDGI 和 P9038-RNDGI8 两款型号供选择。采用7 x 7 mm 56-VFQFPN封装 ,

    托盘/卷带料两种包装供货。未拆封的完整包装的保质期为一年。如果储存环境湿度比较大,使用时必须烘烤至少8小时。同时要储存在干燥、阴凉的环境中,配备新型的HIC湿度指示卡。


图6:P9038-RNDGI8  订购信息2000pcs/卷带料

P9038-RNDGI8 成功应用

IDT (Renesas收购)推出P9038-RNDGI8系列发射机芯片,是目前应用在8W~10W无线电源市场最高性价比解决方案。业界领先的高功率无线电源发射器控制芯片。目前已经成功应用在Iphone/三星、安卓智能手机无线充电,已经过大批量生产验证,充电效率运行稳定,由深圳世强一级代理供货。批量交货有保证

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