面向汽车应用的15W无线充电发射方案

摘要：随着手机支持无线充电的普及，无线充电器也开始进入汽车。ZLG针对无线充电产品设计繁琐、认证难等行业痛点，推出整套车载15W无线充电方案。基于NXP的MWCT1013A为主控设计，采用MP-A9拓扑，三线圈，具备CAN通信和NFC功能。提供完善的软硬件支持，有助于客户通过Qi标准认证。

一、无线充电标准

无线充电联盟（Wireless Power Consortium）成立于2008年12月17日，目前超过600家公司加入此联盟，其制定的Qi标准是目前市场上被广泛商用的无线充电标准。

Qi标准规定了无线充电发射器与电能接收端之间的功率传输和通信协议，可以对无线充电器的输出功率进行调节，提高系统的传输效率。

图1 Qi标准Logo

按照无线充电功率等级、功率控制方式、工作频率、通信控制、电压范围、线圈参数及数量衍生出来了多个拓扑方案标准。汽车级无线充电方案常用的是MP-A9的拓扑，三线圈，要求轨电压范围1~25V，分辨率高于25mV，初始默认频率127.772 kHz，线圈电流采集精度要高于7mA，功率调节采用PID调节，逆变电路为全桥定频控制电路。

二、车载无线充电方案

ZLG车载无线充电方案采用NXP的MWCT1013A为主控，由车载12V蓄电池作为电源，经EMI滤波器和DC-DC产生5V电压，为LDO、MOSFET驱动器和CAN收发器供电。LDO输出的3.3V主要为WCT1013A和NFC芯片供电。

数字全桥BUCK-BOOST电路根据功率需要调整输出1~25V轨电压。轨电压经逆变电路产生默认频率为127.772 kHz,占空比为50%的方波，加载在充电线圈上，从而产生磁场。主控芯片根据接收端返回的信号强度包来控制线圈选择电路。

具备CAN通信，可与车身其他节点通信；具备NFC标签保护，NFC模式（卡片检测、peer-to-peer和卡模拟）和汽车控制模式。在汽车中，NFC不仅用于信息娱乐功能，也是一种能够安全解锁和启动汽车的技术。汽车控制模式演示了一种安全的端到端认证方法，使用NFC可以启动汽车的引擎。这种安全认证是通过交换APDUs来实现的，遵循ISO7816-4标准。为了控制虚拟引擎，采用AES128位CBC算法实现了一种质询和响应机制。

图2 方案框图

1.       ZLG 15W车载无线充电方案特性：

设计符合Qi 1.2.4规范；

基于WPC MP-A9 拓扑；

支持跳频，大幅度降低同频干扰；

集成片上数字解调；

支持多种类型的RX调制信号；

支持面向安全的NFC功能；

支持CAN通信；

过压/过流/过温保护；

功率传输效率高达73%；

支持FOD，基于Q因子变化和校准功率损耗计算。

1.       软件调试：

提供Demo例程，支持二次开发，可以根据终端用户需求，灵活设计。

有专门的GUI工具,基于FreeMASTER，方便系统参数的配置和校准。

三、方案评估套件

针对无线充电产品的设计繁琐、认证通过率低等痛点，ZLG推出完整的车载无线充电解决方案，提供完整的软硬件支持。并提供对应的评估套件，可用于Qi协议无线充电评估，包含无线充电模块、NFC模块和CAN通信模块，方便客户快速评估。

图3 主控板及线圈

图4 NFC天线板

1.       Demo套件组成：

主板（底层板）；

无线充电多线圈及屏蔽板（中层板）；

NFC天线板（顶层板）；

1.       演示功能：

Qi协议无线充电；

金属异物检测；

过温/过压/欠压保护；

CAN报文收发；

NFC功能。