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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