基于ST專有協(xié)議的70W+無線充電解決方案

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）近年來，無線充電技術(shù)就像當(dāng)年的WiFi一樣，得到了快速的普及。隨著技術(shù)的發(fā)展，無線充電輸出功率也得到了很大的提升，應(yīng)用成本得到了降低，應(yīng)用領(lǐng)域也得到了拓寬。無線充電技術(shù)，也不再局限于消費類電子的應(yīng)用，在醫(yī)療、工業(yè)制造等領(lǐng)域均有不同的滲透。

近日，ST在業(yè)內(nèi)的電源與能源論壇中帶來了全新一代的70W+無線充電解決方案。ST的無線充電技術(shù)在業(yè)界內(nèi)處于一個領(lǐng)先的水平，擁有著行業(yè)首創(chuàng)的創(chuàng)新型無線充電解決方案和獨有的BCD工藝，是無線充電聯(lián)盟（WPC）的主要成員之一。同時，ST還是無線充電設(shè)備接收端芯片和發(fā)射端芯片的主要供應(yīng)商，ST新推出的無線充電芯片，支持ST自主研發(fā)的STSC專有協(xié)議，該協(xié)議可實現(xiàn)高達(dá)100W+的無線功率傳輸。

目前， ST的無線充電輸出、接收功率涵蓋了2.5W至100W。據(jù)ST官方表示，全新一代100W至200W的解決方案也即將推出。ST的2.5W無線充電解決方案，產(chǎn)品體積僅有1元硬幣大小，多應(yīng)用于對無線充電設(shè)備體積要求較為嚴(yán)格的可穿戴設(shè)備和醫(yī)療電子設(shè)備中。5W至30W的無線充電解決方案，主要應(yīng)用于智能手機和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。50W至70W的無線充電解決方案，主要是應(yīng)用于智能手機無線快充、電動工具中。

ST 100W+無線充電發(fā)射器

ST的70W+無線充電的解決方案，輸出端采用的是100W+無線充電發(fā)射器。

100W發(fā)射器采用的是STL20N6F7和STL50N6F7作為開關(guān)電源的上下管。STSAFE-A110作為協(xié)議芯片，該協(xié)議芯片已通過Qi V1.3 EPP認(rèn)證，在切換到Qi 協(xié)議的充電模式時，可實現(xiàn)15W的功率輸出。為了實現(xiàn)更大功率的輸出，ST在該方案中加入了專有的STSC協(xié)議，該協(xié)議可提供100W+的功率輸出。由于該方案的輸出功率較大，橋式電壓達(dá)到了38V，所以，ST采用了片上集成了40V橋式驅(qū)動器的STWBC2-HP作為主控芯片，用于驅(qū)動38的橋式電壓。同時，STWBC2-HP還集成了Cortex-M0內(nèi)核，用于快速運算PID 循環(huán)專利算法，提高轉(zhuǎn)換效率。

由于無線充電設(shè)備的發(fā)射器原理與電磁爐相似，為降低安全隱患，ST在該方案中加入了高精度的FOD（異物檢測）功能，當(dāng)無線充電發(fā)射器感應(yīng)到線圈上有金屬物體，即使已經(jīng)完成了充電協(xié)議的通信，也會立即終止無線充電行為，保證無線充電的安全性。同時，為了提高發(fā)射器系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性，該方案還集成了過溫保護、過流保護、過壓保護等保護機制。

ST 70W+無線充電接收器

ST的70W+無線充電方案，接收端采用的是70W+的無線接收器。

該方案的接收端采用的是STWLC98作為接收芯片，STWLC98內(nèi)置了32位的Cortex-M3 微控制器，該芯片通過了Qi V1.3 EPP認(rèn)證，無需額外的協(xié)議芯片，即可完成發(fā)射端與接收端的Qi協(xié)議驗證，進一步簡化了PCB的布局，減小了產(chǎn)品的體積。同時，STWLC98也支持STSC的專有快充協(xié)議，與基于STWBC2-HP的發(fā)射器配合使用，可實現(xiàn)最高70W+的傳輸功率。STWLC98與STWBC2-HP一樣，均有FOD（異物檢測）功能，在端對端通信時，能夠檢測二者之間是否有金屬物體的存在。

STWLC98片上集成了電源管理功能，該功能的加入，將發(fā)射端到接收端的電能轉(zhuǎn)換效率提升至90%，從而降低了傳輸電能的損耗，同時還將待機能耗降至了最低。

在Demo板上，ST為其加入了OLED顯示屏和三參數(shù)配置個按鈕，無需其他外接設(shè)備，即可通過按鍵配置參數(shù)，調(diào)整輸出電壓，實時電流、電壓和波形參數(shù)均能通過屏幕顯示，簡化了工程師對電路評估，以及電路調(diào)試的工作。

為提升用戶的使用體驗，ST為STWLC98集成了獨有的ARC模式，ARC模式可以下不改變硬件布局和線圈的情況下，提升電能在X、Y、Z三個軸向的傳輸距離，提高發(fā)射端與接收端的感應(yīng)范圍，據(jù)ST官方表示，ARC模式能夠為各個方向的ping-up提升50%的傳輸距離。ARC模式在為無線耳機、智能手表等線圈較小的設(shè)備充電時，優(yōu)勢最為突出，因為線圈較小的設(shè)備，對充電放置的要求更為嚴(yán)格，ARC模式的加入，使得受電設(shè)備可以擺放得更隨意。

值得一提的是，該無線充電方案的接收器，通過模式切換后，還可以當(dāng)作發(fā)射器使用，支持Qi協(xié)議，反向輸出最高功率為15W，可為其他缺電設(shè)備進行緊急補能。

結(jié)語

通過這一組合的搭配，以及ST的專有快充協(xié)議，大大的提高了無線充電的功率。異物檢測功能的加入，保障了充電設(shè)備在無線充電時的安全性。同時，該無線充電方案具有較強的拓展性，據(jù)ST官方表示，該方案不僅僅局限于手機、電腦的應(yīng)用，還可在醫(yī)療監(jiān)視器、藥液注射泵等醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用。

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編輯：jq