无线充电接收方案难点与实现

南京酷珀微电子有限公司

因为专注（用户体验、客户需求、技术沉淀、解决痛点）

所以专业（体积小、功能多、性能优、成本低）

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目1、公司及产品应用介绍

2、WPC及Qi无线充电系统

3、接收方案难点与实现

录

4、COPO无线充电接收芯片

5、总结

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公司介绍-专注（用户体验、客户需求、技术沉淀、解决痛点），专业（体积小、功能多、性能优、成本低）

公司定位：

◆ 芯片设计高新企业◆ 专注无线充电与快速充电◆ 自主研发，自有知识产权

发展历程： 南京 上海

◆ 成立于2015年4月

◆ 入选南京321领军型科技创业团队深圳◆ 2016年加入WPC组织

◆ 2016年建立上海研发中心

◆ 2018年建立深圳办事处

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无线充电产品路线图-提供无线充电端到端完整的芯片解决方案

2019 2020 20212015~2018

3W highintegration

2.5W RX CP2021RX： 5W RX CP2031 Special for TWS

3W RX CP2022Smaller size

60W Rx 200W Rx

10W RX CP2101Support fast charge

15W RTx CP2151EPP15W+Txmode

30W RTx(RX+TX)

TX：

5W TX CP8006 20W TX 30W TX 200W TX60W TX

Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4

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产品应用-无线充电小功率、中功率、大功率全覆盖布局

◆ 小功率（5W）:

TWS耳机仓，鼠标，穿戴产品，

手机周边配件， RFID，儿童用品,

户外及医疗等领域

◆ 中功率:

智能终端产品（手机、PAD），充

电宝，美容仪，开瓶器，电动玩具

，剃须刀等

◆ 大功率:

笔记本，无人机，扫地机器人，

仓储机器人，电动车，智能厨房、

家具，军工等领域

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WPC无线充电联盟-无线充电，无“线”可能

2022◆ 25个国家和地区，超过640个公司会员，遍及整个供应链

◆ 推出全球通用主导业界的Qi标准

➢ 目前有超过100款的智能手机使用Qi标准

➢ 接近100款汽车型号配备Qi无线充电发射端

➢ 在公共场合和办公室有成千上万的Qi无线充电装置

➢ 目前有接近4000款产品通过Qi认证

WPC Qi标准已经独占鳌头，会员遍布各行各业，产品应用越来越多COPO Proprietary & Confidential

无线充电Qi产品市场-无线充电在苹果、华为等手机的带动势不可挡

2022◆ 无线充电市场空间巨大、前景无限

◆ 每个月有上百个产品过Qi认证

◆ Qi会员增长迅速，强大的行业支持

COPO 3年前就已加入WPC，有着多年的技术积累与沉淀COPO Proprietary & Confidential

Qi无线充电系统-非接触能量传输，无“线”束缚，便捷、通用、安全

无线充电

Vbus

GND

Adapter

有线充电路径

Qi无线充电利用磁场以非接触方式进行能量传输COPO Proprietary & Confidential

无线充电能量传输-耦合系数K是关键

Base Station Mobile Device

ReceiverTransmitterTransmitterTransmitter

MessagesReflected Load

Control Comm Comm Control

MessageDeMod Mod(EPP only)

Power Conversion Power Pick-upPower

电能→磁场 磁场→电能

无线充电系统对线圈的相对大小、相对位置、感值、距离等都很敏感

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无线充电人耳可闻噪声-WPC Qi 2KHz通信 + MLCC压电效应所致

2022

2KHz AM调制

◆解决：

• 更换电容材质

◆改进：

• 降低电变化压幅度

• 减小机械振动幅度

• 增加产品密封性

对可闻噪声敏感的项目，需要针对个案进行系统优化，可消除或将噪音控制在可接受范围内

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无线充电系统效率-系统效率影响因素较多，单纯强调效率其实意义并不大

◆无线充电效率，一般是指发射和接收整个系统的效率，效率最高不一定是最优系统

线圈相对大小、感值

相对位置、垂直距离

工作频率、磁屏蔽效果

k输入电压 输出电压

功率控制方式

PCB设计

工作频率

PCB设计

产品结构。。。 产品结构。。。 • 电压采用开尔文法测量• 测量点尽量靠近芯片端

无线充电最优系统一定需要个案调试，并且是多个因素折衷的结果，效率只是众多关键因素之一

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异物检测（FOD）-常用的是功率损失法，功率计算准确和通用性强是关键

微微一改轻松认证

COPO芯片采用自有功率优化算法，功率计算准确，认证调试简单，通用性与适用性强！

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接收线圈多变-磁仿真+实测迭代+具体项目优化

系统设计关键：依据具体产品，选取合适的线圈参数

芯片设计难点：增强对形状各异的收线圈的兼容性

接收线圈复杂多变，COPO芯片在设计之初就考虑了此类影响，通过设计来保证对各类线圈的兼容性COPO Proprietary & Confidential

接收谐振参数选取-谐振电容要根据不同的线圈参数和应用环境进行调整

◆Ls`的测量方法Qi协议有通用规定，建议按实际组装成成品的环境进行测量，这样才最真实

◆线圈参数(感值、尺寸、屏蔽)、相对位置、产品结构、距离等的变化，都要重新计算Cs、Cd

Cs CdX=5%,y=5%(≥3W)X=5%,y=10% (<3W)

Ls

优先按照WPC Qi协议的要求进行谐振参数的选择再依据个案的具体情况，对谐振参数做优化调整

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空载兼容性-增加Dummy load，提升空载通信质量，增强兼容性

空载时候增加有载自动去掉

易受干扰尤其空载

Transmitter

Cp

Power Pickup Unit Dummy LoadCs

Cd RdASK CLs+

-Ip VLp p

FSK

虽然略有增加空载功耗，但Dummy load的增加是有意而为之，并非芯片效率差COPO Proprietary & Confidential

专用芯片与MCU方案差异-MCU方案发热/体验/安全/兼容/可靠/一致性都比较差

◆ MCU方案：无法过认证，边界条件工作稳定性、保护及FOD等安全性都无法保证

◆ 芯片方案：专用集成芯片实现全部功能，完全符合Qi协议所规定的异常处理及安全处理，极大的提

升了用户体验和产品品质

MCU方案 芯片方案不符合Qi标准引起的安全事故

方案 发热 安全性 兼容性 可靠性 一致性 认证 体验 面积 可维护 价格

芯片方案 ✓

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MCU方案 ✓

MCU接收方案，除了成本有一点优势外，存在很多用户体验和产品品质问题，芯片方案优势明显COPO Proprietary & Confidential

WPC Qi 认证-测试难点：FOD项目和IOP测试

◆实验室测试（compliance testing）： 2022➢ 完全按照Qi协议的Part3规定的部分进行测试

◆互操作性测试（interoperability testing）：➢ Eurofins in Hong Kong

➢ TTA in Korea

◆ Qi 认证难点：

➢ FOD(异物检测)测试项目

• 线圈、PCB、电阻、电容等存在差异

➢ 互操作性测试（IOP）

• 小线圈/不规则线圈 → 兼容性问题

使用COPO芯片的产品，采用我们的推荐方案，各类线圈同样一次过认证，无需返工，节省时间和成本COPO Proprietary & Confidential

CP2021-专为小线圈和小功率而生，尤其适合TWS耳机盒

022

➢ QFN4mm*4mm

➢ 小线圈优化

CP2021 ➢ 小功率优化

量身定做，天衣无缝 ➢ 认证超简单

➢ 输出防倒灌

➢ 有线无线智能切换

专门为穿戴、TWS耳机盒、鼠标、牙刷等小功率产品量身定做

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CP2031-BPP5W，封装小、应用便捷、防倒灌、功能多

➢ QFN4mm*4mm

➢ 标准5W输出

➢ 通用性很强CP2031

➢ 认证超简单

身形小巧，面面俱到 ➢ 输出防倒灌

➢ 输出耐高压

➢ 有线充电切换

特别适合5W以内的无线充电接收产品

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CP2101-10W无线快充 + 内建手机快充协议

➢ 10W快充，体验更好

➢ 内嵌MCU，方便定制

➢ MTP存储，调试方便

➢ BPP协议，增强兼容

➢ 多个GPIO，应用灵活

➢ 双向通信，ASK+FSK

➢ 智能检测有线充电输入

5W 7.5W 10W

CP2101

10W快充，快人一步

10W快充，有目共睹，适合各类快充接收产品

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CP2151-Qi EPP 15W + 反向充电

2022➢ 内嵌MCU，方便定制

➢ MTP存储，调试便捷

➢ EPP15W，增强兼容

➢ 反向充电，一键搞定

➢ 多个GPIO，应用灵活

➢ 智能检测充电器输入

➢ 双封装，匹配不同应用

接收功能

发射功能

CP2151

收发一体，一芯二用

20WMax功率输出能力，助力无线快充手机的实现与普及

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CP2022-即将推出，敬请期待。。。

➢ QFN3mm*3mm

➢ 小线圈优化

➢ 小功率优化

➢ 认证更简单

➢ 通用性更强

➢ 输出防倒灌

➢ 输出电压可调

➢ 。。。。。。

CP2022

小至极致，能量巨大

面积更小，性能更优，价格更低。。。

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部分应用案例-产品形态趋于多样化，无线充电应用越来越广

2022

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合作伙伴-产品已开始渗透到各行各业

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无线充电接收产品总结-WPC Qi标准2.5W~20W（+）全覆盖

芯片型号 推荐功率 封装 特点 推荐应用

1：TWS耳机仓CP2021 2.5W QFN4*4 1.专门针对小功率、小线圈进行优化2.Qi标准、兼容性好、认证容易 2： 手表、穿戴3.封装小、发热低、功能多、器件少 3：鼠标、RFID、牙刷

CP2031

CP2101

5W QFN4*4 1.Qi标准5W BPP接收、兼容性好2. FOD外部电阻可调，过认证简单3.封装小，外围电路器件少

1：剃须刀、美容/补水仪2：开瓶器、儿童玩具3：各类小功率配件

10W QFN5*5 1.Qi标准，支持双向通信 1：智能手机、三防手机2：充电宝、手机配件3：定制化产品

WLCSP 2.支持7.5W快充，10W快充3.集成MCU和MTP，调试便捷

CP2151

CP2022

20W

3W

QFN5*5 1.Qi EPP标准，功率可达20W Max 1：高端智能手机2：智能音箱、手持终端3：私有定制化方案

WLCSP 2.输出电压连续可调，支持反向充电3.集成MCU和MTP，支持定制

QFN3*3 面积更小，性能更优，价格更低。。。 TWS耳机仓、鼠标、牙刷

接收侧优先实现功率范围全覆盖，多款芯片精准对应各类应用

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平凡的公司，不平凡的产品

谢谢聆听！

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