探索bqTESLA无线电源发射器管理器EVM：功能、性能与测试全解析

在无线电源技术领域，德州仪器（Texas Instruments）的bqTESLA无线电源评估套件是一款高性能且易于使用的开发工具。本文将深入探讨bq500210EVM - 689评估模块的各个方面，包括其应用场景、电气性能规格、连接点与测试点说明、原理图与物料清单，以及测试设置等内容。

文件下载：BQ500210EVM-689.pdf

一、bq500210EVM - 689简介

bq500210EVM - 689评估模块展示了bqTESLA无线电源系统的发射器部分，是一个完整的发射器端解决方案，能够为bqTESLA接收器供电。它需要一个19V、0.5A的单电源供电，将发射器电子元件、输入电源插座、LED指示灯和发射线圈集成在一块印刷电路板上。这种开放式设计方便工程师访问电气原理图的关键点，同时板上还安装了可选的JTAG和串行接口连接器，对高级用户很有帮助。

该评估模块具有以下特点：

• WPC认证发射器：符合无线充电联盟（WPC）标准，确保与其他WPC认证设备的兼容性。
• 发射器安装垫：提供正确的接收器接口，便于接收器的放置和充电。
• 5V输出电压，最高1A电流：能够满足大多数设备的充电需求。
• 标准A1型发射线圈：保证高效的无线能量传输。
• LED指示灯和蜂鸣器：LED指示能量传输状态，蜂鸣器在能量传输开始时发出提示音。

二、电气性能规格

在25°C的环境温度下，bq500210EVM - 689的电气性能规格如下：

1. 输入特性

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
VIN	输入电压	18.5	19	19.5	V
IIN	输入电流（VIN = 标称值，IOUT = 最大值）	-	0.3	0.5	A
输入无负载电流（VIN = 标称值，IOUT = 0A）	-	20	50	mA

2. 输出特性

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
VOUT	输出电压（VIN = 标称值，IOUT = 标称值）	4.5	5	5.1	V
输出纹波（VIN = 标称值，IOUT = 最大值）	-	-	200	mVPP
IOUT	输出电流（VIN = 最小值到最大值）	0	-	1	A
输出过电流（VIN = 标称值，VOUT = VOUT1 - 5%）	1	-	1.1	A

3. 系统特性

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
FS	开关频率	110	145	200	kHz
ηpk	峰值效率（VIN = 标称值；Porx = 2.5）	-	72%	-	-
η	满载效率（VIN = 标称值，IOUT = 最大值）	-	70%	-	-

这些性能参数为工程师在设计和评估无线充电系统时提供了重要的参考依据。例如，输入电压和电流的范围决定了电源的选择，而输出电压和电流则影响着接收器端设备的充电效果。

三、连接器和测试点说明

1. 输入/输出连接

• J1和J7 - Vin：输入电源19V ±500mV，同时与J2连接。
• J2 - GND：输入电源的返回端，与J1和J7连接。
• J3 - I2C接口：仅供工厂使用。
• J4 - JTAG（未安装）：仅供工厂使用。
• J5 - 金属物体检测阈值：用于连接外部电阻以设置金属物体检测的触发点，具体信息可参考bq500210数据手册。
• J6 - 选择LED模式：用于连接外部电阻以选择LED模式，具体信息可参考bq500210数据手册。
• JP1 - NTC：用于连接外部温度传感器，具体信息可参考数据手册。

2. 跳线/开关

• R23 - LED方案：LED指示方案设置电阻，默认值为42.2kΩ，详细功能描述可参考bq500210数据手册。
• R51 - MOD - THR：金属物体检测（MOD）阈值设置电阻，默认值为100kΩ，详细功能描述可参考bq500210数据手册。

3. 测试点说明

• TP1和TP2 - 线圈监测：用于测量施加到发射线圈的交流电压。
• TP3 - PWR GND：开关电路的接地端。
• TP4 - TP7 - 模拟GND：低噪声接地端。
• TP8 - DC蜂鸣器输出：用于连接外部直流蜂鸣器，在向接收器单元开始能量传输时，逻辑高电平持续500ms。
• TP9 - 3.3V输入直流电流：U5输出的3.3V用于低功率电路。
• TP10 - 滤波后的3.3V：经过额外滤波的3.3V，用于A - D转换器。
• TP11 - 栅极驱动电压：U2（功率开关的栅极驱动器）的输入电压。
• TP12 - MSP430 3.3V：为MSP430（U4）提供滤波后的3.3V。
• TP13 - 解调通信1输出：主要通信通道，从解调电路输入到bq500210。
• TP14 - 睡眠：bq500210输出到500ms定时器电路的信号。

这些连接器和测试点的设置为工程师进行电路调试、性能测试和故障排查提供了便利。通过合理使用这些连接点和测试点，工程师可以更深入地了解电路的工作状态，优化系统性能。

四、原理图和物料清单

1. 原理图

文档中提供了HPA689EVM的三张原理图，分别为第1页、第2页和第3页。原理图详细展示了电路的结构和连接方式，是工程师进行电路分析和设计的重要工具。

2. 物料清单

物料清单列出了评估模块中使用的各种元件，包括电容器、电感器、二极管、晶体管、电阻器等。每个元件都有其对应的数量、参考编号、值、描述、尺寸、零件编号和制造商。例如：	数量	参考编号	值	描述	尺寸	零件编号	制造商
1	BUZ	-	压电式蜂鸣器，12mm	12mm	PS1240P02CT3	TDK
4	C1 C3 C12 C20	1.0uF	陶瓷电容器，16V，X7R，20%	0603	STD	STD

物料清单的准确性对于产品的生产和维护至关重要。工程师可以根据物料清单进行元件采购和替换，确保产品的正常运行。

五、测试设置

1. 设备

• bqTESLA接收器：使用bq51013EVM - 725（BQ51013EVM）或WPC Gen 1.0兼容的接收器与该评估模块配合使用。
• 电压源：输入电压源必须提供19V的稳压直流电压，并且能够提供至少0.5A的连续负载电流，电流限制应设置为1A。
• 仪表：使用电压表在bq51013EVM - 725的TP7监测输出电压，使用合适的电流表监测负载的输入电流。对于发射器的输入电流和电压监测，仪表必须使用平均功能以减少由于通信数据包引起的误差。
• 负载：需要一个5V、最大电流为1A的单一负载，负载可以是电阻性或电子性的。
• 示波器：使用双通道示波器和合适的探头观察bq51013EVM - 725的TP3处的COMM_DRV信号和其他信号。
• 推荐线规：连接bq500210EVM - 689到输入电源以及bq51013EVM - 725到负载时，推荐使用22 AWG的电线。

2. 设备设置

• 关闭电源，将电源连接到bqTESLA发射器。
• 将Vin正电源连接到J1，Vin源的负端连接到J2。
• 不要将bqTESLA接收器放在发射器上。将负载连接到J3，返回端连接到J4，使用电流表监测负载电流，并在TP7监测负载电流。所有电压表必须采用开尔文连接（在引脚处）到感兴趣的点。

3. 测试程序

• 启动无接收器：打开V_IN，观察绿色电源LED D2亮起。状态LED D5在能量传输开始前将保持熄灭。将示波器探头应用到测试点TP1，观察大约每0.5秒出现一次的单脉冲突发，这是模拟Ping信号，用于探测Tx线圈上是否存在接收器。
• 应用接收器：将bq51013EVM - 725 EVM放在发射线圈顶部，对齐接收和发射线圈的中心。在接下来的几秒钟内，观察状态LED D5亮起绿色，表明发射器和接收器之间的通信已建立，能量传输开始。蜂鸣器将在能量传输开始时发出声音，状态LED D5在能量传输期间闪烁绿色。典型输出电压为5V，输出电流范围为0mA到1A。当能量传输活跃时，在测试点TP1观察到连续的正弦波，频率在110kHz到205kHz之间。
• 效率测量：测量输出电压、输出电流、输入电压和输入电流，计算效率为输出功率与输入功率的比值。建议对输入电流进行平均，因为通信脉冲会调制输入电流，导致读数失真。
• 寄生金属物体检测：测试金属物体检测（MOD）功能时，除了在bq51013EVM725的输出端加载外，在次级GND（J4）和TP12（次级侧整流器的输出）之间应用一个恒定功率模式的电子负载。将负载功率从0W增加到超过0.5W，观察bq500210EVM的LED D5变红，并且在超过MOD阈值约20秒后能量传输停止。
• 热保护，NTC：热保护由连接到JP1的NTC电阻提供。当感测端（U1 - 2）的电压为1.00V时，将设置热故障并关闭设备，状态LED D5将亮起红色。故障的典型电阻值为850欧姆。系统将在5分钟后尝试重新启动。

通过这些测试程序，工程师可以全面评估评估模块的性能和功能，确保其满足设计要求。

六、总结

bq500210EVM - 689评估模块为无线电源系统的设计和开发提供了一个强大的平台。其丰富的功能、明确的电气性能规格、详细的连接点和测试点说明，以及全面的测试设置，使得工程师能够快速、高效地进行无线充电系统的开发和优化。在实际应用中，工程师需要根据具体需求，合理选择元件和设置参数，以实现最佳的性能和可靠性。同时，在使用过程中，要严格遵守相关的安全规定和操作指南，确保设备的正常运行和人员的安全。你在实际使用这款评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。