bq51013AEVM - 764评估模块：无线充电设计的得力助手

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高效性，成为了电子工程师们关注的焦点。德州仪器（Texas Instruments）的bq51013AEVM - 764评估模块，为无线充电解决方案的设计提供了一个高性能、易于使用的开发平台。本文将深入探讨该评估模块的特点、性能规格、测试设置以及布局指南等方面，希望能为电子工程师们在无线充电设计中提供有价值的参考。

文件下载：BQ51013AEVM-764.pdf

一、评估模块概述

bq51013AEVM - 764评估模块展示了bqTESLA™无线电源系统的接收器部分。它是一个完整的接收器端解决方案，当与bqTESLA™发射器耦合时，能够输出5V电压，最大电流可达1A。该模块具有以下特点：

1. 输出电压稳定：能够提供5V的输出电压，满足大多数低功率电池便携式设备的充电需求。
2. 外部适配器切换和控制电路：支持外部适配器的切换和控制，增加了系统的灵活性。
3. 低剖面外部拾取线圈：采用低剖面设计，便于集成到各种设备中。
4. 正确的接收器与发射器间距：框架配置确保了接收器与发射器之间的正确间距，提高了充电效率。
5. 可调节最大输出电流：通过调节可调电阻R16，可以设置最大输出电流。

二、电气性能规格

该评估模块的电气性能规格在环境温度为25°C时给出，具体如下：

输入特性

• 输入电压（VIN）：典型的V - 整流电压在TP12处，范围为4V至8V，典型值为5.5V。
• 适配器输入电压（VADAPTER）：范围为4V至20V，典型值为7V。
• 输入过压保护（OVP）：V - 整流电压处的过压保护值为15V。

输出特性

• 输出电压（VOUT）：J3至J4之间的电压为5V。
• 输出电流（IOUT）：J3处的电流最大为1A。

系统特性

• 开关频率（FS）：范围为110kHz至205kHz。
• 效率（Eff）：输出电流为500mA时，效率为74%。

三、连接器和测试点说明

输入/输出连接

• J1 - AD外部适配器输入，J2 - GND：用于模拟外部适配器向接收器供电，此时会向发射器发送结束功率传输信号，使其进入低功率状态。外部适配器电压最小为4V，最大不超过20V。
• J3 - 输出电压，J4 - GND：在无线充电模式下，输出电压为5V，最大电流为1A；如果使用适配器，则输出适配器电压。
• J5 - TS和返回连接器：用于连接外部温度感应电阻，具体信息可参考数据手册。
• J6 - 编程连接器：该连接器仅在工厂级别有用。

跳线/开关

• JP1 - EN1启用1：控制适配器和无线功率传输的两个启用信号之一。EN1为低电平时启用无线功率传输，为高电平时禁用。默认短路跳线设置为低电平。
• JP2 - EN2启用2：控制适配器和无线功率传输的另一个启用信号。EN2为低电平时启用适配器功率传输，为高电平时禁用Comm - (ILIM)。默认短路跳线设置为低电平。
• JP3 - TS启用或禁用：使用R3启用TS调整功能。禁用位置将TS引脚的电压设置为安全值。默认短路跳线设置为禁用。
• JP4 - 上拉至OUT或Vz：EN1和EN2的上拉以及LED D1可以由OUT或RECT供电。Vz通过电阻和齐纳二极管从RECT获得。
• JP5 - CS100 TS启用或禁用：仅用于bq51014设备。该跳线与R14和R13一起启用充电状态100%功能。打开将禁用该功能。
• JP6 - ILIM固定或ADJ：最大输出电流由I - lim引脚设置。在固定位置，电流设置为最大1.2A；在ADJ位置，电流由R16设置。

测试点说明

该评估模块提供了多个测试点，用于监测和调试系统的运行状态，如TP1用于连接外部PFET的推挽驱动器，TP2和TP4用于测量接收器线圈施加到EVM的交流电压等。

四、原理图和物料清单

原理图为设计提供了电路结构的详细信息，而物料清单则列出了构成评估模块的各个组件，包括IC、电容、电阻、二极管、MOSFET等。例如，U1为bq51013AYFP无线次级侧电源控制器和电池充电器IC，C1和C2为68nF的陶瓷电容等。

五、测试设置

设备

• bqTESLA™发射器：为bq51013AEVM - 764接收器EVM供电，可以是bq500210EVM - 689或WPC认证的发射器。
• 电压源：bqTESLA™发射器的输入电源通常为19Vdc ±200mV，最大电流为500mA。为了模拟外部适配器，还需要一个5V、1A的电源。
• 仪表：使用电压表监测TP7处的输出电压，使用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，仪表需要使用平均功能以减少通信数据包引起的误差。
• 负载：需要一个5V、最大电流为1A的负载，可以是电阻性或电子负载。
• 示波器：使用多通道示波器和适当的探头观察TP12处的RECT电压和其他信号。
• 推荐线规：连接bq51013AEVM - 764 EVM到负载时，推荐使用22 AWG的电线。

设备设置

• 关闭电源，将电源连接到bqTESLA™发射器。
• 将bqTESLA™接收器放置在发射器上。
• 将负载连接到J3，返回连接到J4，使用电流表监测负载电流，并在TP7处监测负载电压。

测试程序

包括负载阶跃、负载突降、V - 适配器输入、启动、禁用关机、系统效率和动态整流器控制/动态效率缩放等测试。例如，负载阶跃测试是从无负载（高阻抗）到10Ω或500mA（如果使用电流源负载）的负载变化，同时监测负载电流、整流器电压和输出电压。

六、布局指南

在设计自定义接收器PCB时，需要考虑以下主要因素：

• 迹线电阻：AC1、AC2、OUT和RECT迹线的电阻应尽量小。
• 接地连接：确保良好的接地连接，以减少干扰。
• 电流额定值：对于1A的应用，各网络的电流额定值不同，如AC1和AC2为1.2A，BOOT1和BOOT2为10mA等。
• 电容要求：RECT和OUT上应具有适当的电容，推荐RECT ≥ 10μF，OUT ≥ 1μF，并在RECT和OUT旁边放置0.1μF的高频旁路电容。

七、总结

bq51013AEVM - 764评估模块为电子工程师提供了一个全面的无线充电解决方案开发平台。通过了解其特点、性能规格、测试设置和布局指南，工程师们可以更高效地设计出满足需求的无线充电系统。在实际应用中，还需要根据具体情况进行适当的调整和优化，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用类似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。