RENESAS 5W Qi无线功率发射参考板P9038 - R - EVK深度解析

在电子设备充电方式不断革新的今天，无线充电技术以其便捷性和创新性，成为了众多电子工程师关注的焦点。RENESAS推出的P9038 - R - EVK 5W Qi无线功率发射参考板，为快速原型设计和集成提供了一个出色的解决方案。下面，我们就来详细了解一下这款参考板。

文件下载：P9038-R-EVK.pdf

一、产品特性与优势

1. 兼容性与便捷性

该参考板符合WPC 1.1.2（Qi）标准，具备良好的互操作性。其紧凑的外形设计，非常适合快速原型制作。同时，还提供了布局模块，可直接复制到系统板上，大大节省了设计时间。

2. 设计优化

采用2层PCB参考布局和经过全面测试的物料清单（BOM），不仅降低了BOM成本和制造成本，还减小了PCB面积。此外，集成的功率级设计，进一步提升了产品的性能和稳定性。

3. 输入特性

支持4.5至6.9V的输入电压，设计用于在接收器端实现5W的输出功率。输入浪涌控制功能，可防止使用廉价电源适配器时出现浪涌现象，保护电路安全。

二、评估套件内容

评估套件包含一块完全组装好的P9038 - R - EVK参考板和一根USB转Micro USB电缆。此外，你还可以在idt.com/P9038 - R - EVK上找到应用笔记、数据手册、手册、指南、视频、布局文件等数字资源。

三、产品描述

P9038 - R - EVK是一款交钥匙的5W Qi兼容无线功率发射参考套件，旨在简化设计工作，缩短产品上市时间。它由易于使用的参考板和全面的支持资料组成，适用于各种应用场景，如PC外设、家具、医疗设备和其他受传统接触式充电底座或电缆限制的便携式设备。

参考板采用常见的Micro - USB连接器供电，也可以通过VIN和GND测试点连接到其他电源或直接接入原型系统。此外，IDT的无线功率发射解决方案还可与P9025AC - R - EVK Qi兼容5W无线功率接收参考套件配合使用，你可以访问idt.com/P9025AC - R - EVK了解更多信息。

四、使用指南

1. 快速启动

按照以下简单步骤即可启动并使用P9038 - R - EVK板：

• 连接一个5V、2A的Micro - USB充电器到板上。需要注意的是，使用低功率电源会限制最大功率传输。
• 将Qi兼容的接收器放在塑料线圈垫片上。
• 验证绿色LED是否闪烁，若闪烁则表示已建立耦合。

2. 输入电源

参考板以Micro - USB输入连接器作为主要电源。由于Micro - USB适配器在大多数办公室和实验室都很常见，因此选择了这种连接器。如果需要，也可以将5V电源直接连接到VIN和GND测试点。

此外，参考板上有一个可选的MOSFET（Q6）与Micro - USB连接器（J4）串联。虽然从USB适配器操作P9038时不需要MOSFET，但对于严格的USB合规性而言，它是必需的，可用于限制浪涌电流并提供超过12V DC的过压保护。如果参考板可能从标准USB端口（如笔记本电脑或PC上的USB连接器）获取电源，IDT建议使用MOSFET；如果应用不会由标准USB端口供电，且输入电压可控制不超过12V DC，则可以移除串联的MOSFET。

3. EEPROM配置

P9038 - R - EVK板上的EEPROM已使用针对参考布局和线圈优化的标准配置进行编程。通电时，此配置会自动加载到P9038设备寄存器中。你还可以通过使用外部电阻选择LED模式和FOD偏移，来根据特定应用调整设备行为。具体的默认配置和可选模式及偏移信息可在P9038产品数据手册中找到。

4. Qi合规与认证

P9038 - R - EVK参考板设计符合WPC 1.1.5 Qi规范，但未经过Qi认证。需要注意的是，Qi认证产品需要在最终外形尺寸下完成严格的互操作性测试协议。因此，包含此板或使用参考布局和物料清单的产品需要单独进行认证。不过，P9038 - R - EVK提供了获得Qi认证所需的所有必要功能和灵活性，使用提供的参考设计，只需进行最小的更改即可创建系统原型，从而降低工程风险。你可以访问http://www.wirelesspowerconsortium.com/developers/product - testing - and - registration.html了解更多关于获得Qi认证的信息。

5. LED状态指示灯

参考板配备了绿色和红色两个LED状态指示灯。红色LED表示各种故障和异物检测（FOD）状态，绿色LED表示功率传输和充电完成状态信息。通电后，两个LED可共同指示待机状态，直到出现其他定义的操作状态。

P9038提供了多种可通过GPIO3引脚上的外部电阻网络配置的LED控制选项。默认的P9038 - R - EVK参考板有一个下拉电阻（R21）连接到GND，因此预先配置为LED控制选项1。具体的状态指示如下表所示：	状态	绿色LED	红色LED
待机	亮	亮
传输	1Hz闪烁	灭
完成	亮	灭
CS100	0.5Hz闪烁	灭
功率	2Hz闪烁	灭
故障	灭	4Hz闪烁

若想了解更多不同的LED控制选项，可参考P9038产品数据手册。如果需要，还可以通过降低电阻R12和R14的值来提高LED的亮度。

6. 测试点可访问性

P9038 - R - EVK参考板的设计使得核心布局可以轻松复制到现有系统板设计中。所有必要的输入和输出都位于板的边缘，以消除走线的不确定性。关于复制数字布局文件的更多信息，可参考应用笔记AN - 894 P9038布局指南。

当使用直接的VIN和GND过孔而不是Micro - USB输入进行原型制作时，务必使用额定电流符合预期输入电流的低电阻电线，以避免电线损坏并最小化输入路径上的电压降。

7. 塑料线圈垫片

良好的无线功率传输系统应保持发射线圈和接收线圈之间的小间隙。Qi规范要求发射端的间隙为1.75至2.5mm。为了模拟最终产品外壳通常实现的间隙，参考板在线圈顶部粘贴了一个塑料方块。虽然线圈本身由非导电封装保护，但建议使用塑料垫片以实现最佳的功率传输效率。

在原型制作时，你可以轻松地用手指将塑料垫片撬下。需要注意的是，线圈铁氧体也粘贴在板上，因此在慢慢抬起塑料时，最好向下按压铁氧体。你可以访问idt.com/P9038 - R - EVK查看视频演示。

8. 分离线圈与板

P9038 - R - EVK参考板已针对连接到PCB的原装线圈进行了精确调整。线圈铁氧体下方延伸的PCB材料仅用于物理稳定性。板上设计了一条刻痕线，用户可以小心地将板放在桌子边缘，对线圈施加向下的压力，从而将粘贴有线圈铁氧体的PCB部分折断。

也可以将PCB从铁氧体底部移除，只需将两个组件撬开即可，但要注意不要损坏线圈引线。在某些情况下，特别是计划延长线圈引线时，最好在折断或分离PCB之前将线圈引线从PCB上焊下。此外，用于延长线圈引线的任何电线都应绞合，以帮助抵消新电线的电感。你可以访问idt.com/P9038 - R - EVK查看分离线圈安装座或从板上移除线圈的视频演示。

9. 最小化物理PCB面积

当空间有限时，可以通过两种方式减小P9038 - R - EVK板的尺寸。一是按照“分离线圈与板”部分所述将线圈与板分离；二是锯掉组件区域边缘的两个区域，这些区域没有有源电路。你可以访问idt.com/P9038 - R - EVK查看视频演示。

五、物理规格

1. 基于Gerber文件的规格

• 宽度：53.5mm
• 组件区域长度（从边缘到刻痕线）：28.8mm
• 总板长度（从边缘到边缘）：84.4mm
• PCB厚度：0.80mm

2. 手动测量的规格

使用Wurth Elektronik线圈760308111在一个板样品上手动测量得到的规格，这些值仅用于估算，实际规格可能会有所不同。

• 有源电路厚度（组件和焊料，不包括线圈）：约4mm
• 总厚度（包括线圈、塑料垫片和橡胶脚）：约10mm
• 总重量（包括塑料垫片和橡胶脚）：约68克

当移除橡胶脚、线圈安装座和塑料垫片，使线圈铁氧体靠近有源电路区域时，解决方案的厚度可以最小化，此时总厚度取决于线圈或组件的厚度。

六、总结

RENESAS的P9038 - R - EVK 5W Qi无线功率发射参考板以其丰富的功能、便捷的设计和良好的兼容性，为电子工程师提供了一个优秀的无线充电设计平台。无论是快速原型制作还是产品集成，它都能帮助工程师降低设计难度，缩短开发周期。你在使用这款参考板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。