IDT 3W 无线充电收发套件：高效低耗的设计之选

在电子设备日益普及的今天，无线充电技术凭借其便捷性和灵活性，成为了众多产品的热门选择。IDT 推出的 ≤3W 无线充电收发参考套件（WP3W - RK），为工程师们提供了一个强大的工具，能够快速实现无线充电功能的原型设计。下面，我们就来详细了解一下这个套件。

文件下载：WP3W-RK.pdf

一、套件特点

1. 高效传输

该套件具备高达 79% 的传输效率，在 5V/600mA 的输出条件下表现出色。这意味着在充电过程中，能够减少能量损耗，提高充电效率，为设备快速补充电量。

2. 多线圈选择

提供三种不同直径的线圈，分别为 30mm（适用于 3W 应用）、20mm（适用于 2W 应用）和 15mm（适用于 1W 应用）。这种多样化的选择可以满足不同应用场景和产品尺寸的需求，工程师可以根据具体项目灵活搭配。

3. 低成本与紧凑设计

采用低 BOM 成本和高密度 PCB 设计，对于追求紧凑设计的应用来说是一个理想的解决方案。接收器（Rx）采用 4 层性能优化的 PCB 参考布局，发射器（Tx）则采用 2 层布局，都可以直接复制到系统板上，节省设计时间和成本。

4. 丰富保护功能

接收器具备过温保护和可编程过流保护功能，发射器则具有可选的输入电流限制能力，可用于 USB 保护。这些保护机制能够确保充电过程的安全性，避免设备因过热或过流而损坏。

5. 可视化指示

在 Rx 和 Tx 板上都配备了 LED 指示灯，用于指示功率传输状态。用户可以直观地了解充电情况，方便调试和使用。

6. 快速原型开发

采用可分离的线圈安装方式，便于快速进行原型设计。同时，发射器的 LED 图案可编程，增加了设计的灵活性。

7. 数字资源支持

提供丰富的数字资源库，包括应用笔记、数据手册、手册、指南、视频、布局文件等。这些资源可以帮助工程师更好地理解和使用套件，降低设计难度，加快产品上市时间。

二、套件内容

• 完全组装好的 P9027LP - R - EVK 接收器和 P9235A - R - EVK 发射器参考板，配备 2W 线圈。
• 另外提供两组分别用于 1W 和 3W 输出功率的线圈。
• 一根 1.5 英尺的 USB 电缆。

三、硬件设计

1. 接收器（P9027LP - R - EVK）

基于 P9027LP - R 芯片，这是一款高度集成、高效的解决方案，适用于需要高达 600mA 负载电流的紧凑型应用。其 4 层 PCB 布局经过优化，符合可穿戴设备的布局规则和外形尺寸要求。该板的有效面积仅为 5.7mm x 5.7mm，非常适合小尺寸和热受限的应用。

2. 发射器（P9235A - R - EVK）

基于 P9235A - R 芯片，可由 micro - USB 或 4.5V 至 5.5V 的其他输入电压供电。它采用灵活的 32 位 ARM® Cortex® M0 处理器，集成了全桥功率级驱动器和片上同时电压和电流解调功能。优化的 2 层硬件参考布局，组件数量少，便于直接复制到客户应用板上。该板的有效面积为 22.7mm x 21.2mm，适用于空间受限的低功率发射器设计。

四、使用指南

1. 快速启动

• 连接 USB 电缆为 P9235A - R - EVK 板供电，可以连接到笔记本电脑、5V 输出的 USB 适配器或电源。
• 确认红色和绿色 LED 分别闪烁一次，表明 P9235A - R - EVK 板已正常启动。
• 将 P9027LP - R - EVK 板放置在 P9235A - R - EVK 板上，使 P9027LP - R - EVK 的线圈朝下并与 P9235A - R - EVK 的线圈居中对齐。P9027LP - R - EVK 板上的绿色 LED 亮起表示已成功上电。
• 可选步骤：将两根 28 号线焊接到 P9027LP - R - EVK 板的 OUT 和 GND 引脚，然后连接到电子负载。
• 初始将电子负载电流设置为零，然后逐渐增加负载电流至 400mA（使用附带的 2W 线圈）。

2. 输出功率

P9027LP - R - EVK 的 LDO 稳压器输出有一个标记为 OUT 的镀通孔，直流接地返回路径标记为 GND。使用附带的 20mm 直径线圈时，输出提供标称 5.0V 和 400mA 的输出电流能力；切换到 30mm 直径线圈（套件中提供）时，可提供高达 600mA 的输出电流。

3. LED 功率指示

P9027LP - R - EVK 配备一个绿色 LED 功率指示器，连接在 OUT 和 ACTB 之间。当系统达到所需的工作点并启用直流电压输出时，该 LED 会亮起。该 LED 仅用于评估目的，点亮时从输出汲取的电流小于 1mA。如果需要，可以通过降低电阻 R3 的值来增加 LED 的亮度。

4. 测试点可访问性

P9027LP - R - EVK 参考板的设计使得核心布局可以轻松“嵌入”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。如需复制数字布局文件的更多信息，请参考应用笔记 AN - 933。

5. 线圈间隔

为了实现良好的无线功率传输，发射器线圈和接收器线圈之间应保持较小的间隔。在参考板中，接收器线圈倒置安装在 P9027LP - R - EVK 板上，Rx 线圈下方的 PCB 区域用作间隔物（0.5mm），模拟可穿戴设备外壳的厚度，且没有铜导体。同时，在 Tx 线圈上方放置一个 0.8mm 的塑料间隔物，模拟最终发射器产品的外壳。使用这两个间隔物后，线圈之间的总距离约为 1.5mm。

6. 分离线圈和间隔物

P9027LP - R - EVK 参考板针对附带的标准线圈进行了精确调谐。PCB 设计有刻痕线，用户可以轻松折断活动 PCB 部分。分离时，小心地将线圈从 Rx PCB 上剥离。建议使用剪刀沿着刻痕线切割活动板区域。如需查看视频演示，请访问：www.IDT.com/WP3W - RK。如果需要延长线圈引线的长度，最好在分离活动 PCB 区域之前将其从 PCB 上焊下。

五、性能特性

文档中提供了多种性能曲线和热成像图，包括不同线圈的典型效率曲线、负载调节曲线、热成像图以及各种启动和保护响应曲线等。这些数据可以帮助工程师全面了解套件在不同条件下的性能表现，为产品设计提供参考。

六、总结

IDT 的 ≤3W 无线充电收发参考套件（WP3W - RK）是一款功能强大、设计灵活的解决方案，适合各种低功率应用，特别是可穿戴设备。其高效的传输性能、多样化的线圈选择、丰富的保护功能和详细的数字资源支持，为工程师提供了一个便捷、可靠的无线充电设计平台。无论是快速原型开发还是产品批量生产，该套件都能满足需求，值得电子工程师们考虑。你在使用无线充电套件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想法。