ST经Qi认证的无线电源解决方案：充分激发无线的力量

意法半导体中国 2023-09-28 1205

描述

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为了给个人电子设备提供安全高功率无线充电，产品必须解决一系列设计挑战和难题，其中包括能效、通信可靠性、异物检测（FOD），以及过热、过压和过流等保护。

作为无线充电WPC联盟的资深成员，意法半导体多年来一直基于行业标准Qi无线充电系统平台提供设计解决方案，为行业提供一套功能完整的收发解决方案。

ST经Qi认证的无线电源解决方案

意法半导体的无线电源解决方案能够实现更快的高功率充电，从而提供更好的用户体验。关键的安全功能可确保为终端用户提供保护，而ARC模式等突破性创新则可以帮助客户打造涉及无线电源的优秀市场解决方案。专有的意法半导体超级充电（STSC）协议可实现最高达100W传输功率的快速充电。

意法半导体提供全行业品类齐全的无线充电产品组合（1W到100W），包括符合Qi标准的无线充电电源接收器和发射器，产品完全符合无线充电联盟的Qi规范要求。凭借专有的硬件技术、软件算法和STSC协议，为用户提供高效、安全且空间自由度出色的解决方案以及针对定制解决方案的设计导入支持服务。独特的无线充电软件和开发生态系统可加快产品上市速度。此外，ST还与无线充电联盟（WPC）和最大的无线充电线圈制造商保持密切合作。

主要特性

意法半导体的无线电源解决方案主要特性包括：

✦ Qi无线充电：符合Qi标准，确保与其他Qi认证产品一同使用时可提供一致、安全且简单的用户体验

✦ 异物检测（FOD）：FOD能够实现准确的检测，并有助于避免在充电期间出现过热情况

✦ 更大的空间自由度：专有的自适应整流器配置（ARC）模式将所有方向的检测距离提高了50%

✦ 快速充电：扩展功率配置文件（EPP）最多可将充电时间缩短三分之一

✦ 高效率：内置电源管理功能可实现出色的能源效率

✦ 保护功能：保护措施包括片上热管理、过电压和过电流保护，可有效防止出现过热情况

✦ 反向充电模式：接收器可以充当无线发射器，无需改变任何硬件设计

✦ 可持续解决方案：充电插座会占用空间并使水和灰尘进入设备；因此避免使用这些插座可以延长产品的使用寿命

✦ 降低BOM：减少使用分立元件以简化无线功率发射器系统

✦ 通信接口：内置的I²C、UART、SPI和GPIO接口可以简化参数配置

主要应用

ST无线电源充电解决方案目前在中高功率应用中占有重要地位，备受全球最大的智能手机制造商青睐，已广泛应用于快速充电智能手机、可穿戴设备、可听戴设备、医疗应用和工业工具等领域。比如，可用于个人电子产品领域的耳塞和耳机（TWS）、智能手机、平板电脑、电子阅读器和可穿戴设备，医疗保健领域如超声成像、病患监测、药物输送等；工业应用如工业工具、计量、泳池清洁器、家用机器人等。

ST提供完整的无线充电解决方案，包括无线充电器接收器（符合Qi标准的无线充电IC具有更高的效率、增强的安全性，适用于更广泛的应用）和无线充电发射器（符合Qi标准的发射器，确保为2.5 - 100W应用提供快速稳定的单/多线圈无线充电）。

符合Qi标准的15W无线电源接收器解决方案

STWLC38是一款集成式无线电源接收器，旨在支持Qi 1.3感应式通信协议规范，支持5W Baseline Power Profile和15W Extended Power Profile。超小尺寸的设计使其适用于从个人应用到工业应用的各种无线电源解决方案，如智能手机、可穿戴设备、健身追踪器、可听戴设备、资产追踪设备，以及医疗保健设备。

这款高效的芯片具有诸多特性，包括用于提高空间自由度的自适应整流器配置（ARC）模式、用于提升编程灵活性的嵌入式32KB RRAM，以及片上热管理和保护功能。

STDES-WLC38TWS参考设计基于STWLC38，适用于2.5W Qi-BPP可听戴设备应用。这款参考设计配备了TWS线圈，非常适合真无线立体声快速实施解决方案，可以让用户快速启动与2.5W Qi BPP兼容的无线充电接收器项目。ST为该参考设计提供了丰富的文档信息，可使用基线功率配置文件（BPP）开发2.5W充电项目。

用户可以通过I²C接口访问和修改不同的配置参数，根据不同应用程序的需要定制设备的操作。使用板载USB-to-I²C桥接器，用户借助STSW-WPSTUDIO图形用户界面（GUI），可以监控STWLC38运行状态。

该参考设计的主要功能包括：

✦ 传输功率高达2.5W

✦ 兼容Qi 1.3

✦ 集成的高效同步整流器和带输出电流限制控制的低压降调节器

✦ 输出5V基线功率分布

✦ 增强空间自由度的自适应整流器配置（ARC）模式

✦ 用于异物检测（FOD）的精确电压/电流测量

✦ 片上热管理和保护

符合Qi标准的感应式无线电源发射器解决方案

STWBC86是一款符合Qi标准的高度集成感应式无线电源发射器，支持最高5W应用，只需少量的外部BOM数。由于集成了低阻抗全/半桥逆变器，可实现高效率和低功耗。I2C接口支持自定义固件和平台参数，并且可以使用嵌入式FTP进行配置。额外的固件补丁还提高了STWBC86的应用灵活性。倒装芯片封装和低BOM数使之适用于小尺寸的应用。

STDES-WBC86WTX参考设计基于STWBC86，专为无线电源发射器应用而设计。它可以为STDES-WLC38WA板提供高达2.5W的功率，该板具有适当的Rx线圈尺寸，以保证STDES-WBC86WTX的良好性能。

使用外部USB-to-I²C桥接器，用户借助STSW-WPSTUDIO图形用户界面（GUI），可以监控STWBC86运行状态。STDES-WBC86WTX具有多种安全机制，可提供超温、过电压和限流保护。

该参考设计的主要功能包括：

✦ 发送至接收器的功率最高可达2.5W（5V/0.5A）

✦ 宽输入范围：5至20V

✦ 集成的驱动器和高效半桥/全桥逆变器

✦ 32位64MHz ArmCortex M0+微控制器，带8KB SRAM

✦ 片上热管理和保护

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