STMicroelectronics STWLC38 Qi兼容雙無線電源接收器設(shè)計用于可穿戴/耳戴設(shè)備和智能手機應(yīng)用。該芯片支持用于電感通信協(xié)議的Qi 1.3規(guī)范、5W基線電源配置以及15W擴展功率配置。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics STWLC38 Qi兼容雙無線電源接收器數(shù)據(jù)手冊.pdf

STMicro STWLC38接收器集成了一個低損耗同步整流器和一個低壓差線性穩(wěn)壓器，可實現(xiàn)出色的效率性能。數(shù)字內(nèi)核動態(tài)地管理這些元件，以最小化在廣泛的輸出負載條件下的整體功耗。

用戶可采用I^2^C接口訪問和修改不同配置參數(shù)，使得器件運行符合特定應(yīng)用的需求。配置參數(shù)可保存在內(nèi)置電阻式存儲器 (RRAM) 中，并在上電時自動檢索。STWLC38還可在Tx模式下工作，以傳輸高達5W功率為其他器件充電。

STWLC38采用芯片級封裝，可適合穿戴設(shè)備中對房地產(chǎn)敏感的解決方案。

特性

• 輸出功率：高達15W
• 在Tx模式中的輸出功率：高達5W
• 兼容Qi 1.3感應(yīng)式無線標準通信協(xié)議
• 高效率（98%典型）同步整流器運行高達800kHz
• 低壓差線性穩(wěn)壓器，帶輸出電流限值和輸入電壓控制回路
• 自適應(yīng)整流器配置 (ARC) 模式，增強空間自由度
• 可編程調(diào)度輸出電壓：4V至12V
• 整體系統(tǒng)效率超過85%
• 32位、64MHz ARM cortex M0+ 內(nèi)核，帶32kB RRAM、16kB SRAM和64kB ROM
• 10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器
• 可配置GPIO
• I^2^C從接口
• 多級ASK調(diào)制器、增強型FSK解調(diào)器
• 輸出過壓鉗位保護
• 精確的電壓/電流測量，用于異物檢測 (FOD)
• 片上熱管理和保護
• 倒裝芯片40焊球 (2.12mm x 3.32mm)

方框圖

?STWLC38：一款高性能Qi兼容雙模式無線電源接收器技術(shù)解析

1. 核心特性概述

STWLC38是一款高度集成的無線電源接收芯片，主要特性包括：

• ?功率輸出?：支持高達15W的接收功率（符合Qi擴展功率配置文件EPP）和5W的發(fā)射功率（Tx模式）。
• ?高效率架構(gòu)?：采用98%典型效率的同步整流器，工作頻率可達800kHz，并結(jié)合低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO），通過數(shù)字核心動態(tài)管理以最小化整體功耗。
• ?通信協(xié)議?：全面兼容Qi 1.3感應(yīng)式無線通信標準，集成多級ASK調(diào)制器和增強型FSK解調(diào)器，確保穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。
• ?自主運行能力?：內(nèi)置32kB RRAM（電阻式隨機存取存儲器）、16kB SRAM和64kB ROM，搭載32位ARM Cortex-M0+核心（64MHz），可獨立運行或通過I2C接口與主機系統(tǒng)交互。
• ?全面保護機制?：提供過壓、過流、過溫保護，包括可編程的外國物體檢測（FOD）功能。
• ?小尺寸封裝?：采用WLCSP40封裝（2.12mm x 3.32mm），適合空間敏感的可穿戴設(shè)備應(yīng)用。

2. 關(guān)鍵功能模塊詳解

2.1 同步整流器

• ?作用?：將接收線圈的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電源，為后續(xù)LDO穩(wěn)壓器供電。
• ?結(jié)構(gòu)?：基于H橋架構(gòu)的四N溝道MOSFET，通過數(shù)字核心優(yōu)化開關(guān)控制，以降低導通和開關(guān)損耗。
• ?外圍元件?：需外接兩個 bootstrap 電容器（典型值47nF）以驅(qū)動高側(cè)開關(guān)。

2.2 ARC模式（自適應(yīng)整流器配置）

• ?優(yōu)勢?：提升系統(tǒng)的空間自由度，在X和Y方向上可將ping距離增強高達50%，無需硬件變更或線圈優(yōu)化。

2.3 保護系統(tǒng)

• ? 過壓保護（OVP） ?：
  • ?POVP?：在啟動期間，若VRECT > 14V則觸發(fā)保護。
  • ?SOVP?：軟過壓保護，閾值可編程。
  • ?HOVP?：硬過壓保護，通過內(nèi)部寄存器設(shè)置閾值。
• ? 過溫保護（OTP） ?：
  • 支持內(nèi)部溫度傳感器和外部NTC傳感器。
  • 可編程溫度閾值（105°C至135°C，步進10°C）。
• ? 過流保護（OCP） ?：電流限值可編程（1.25A/1.5A/1.75A/1.93A），確保設(shè)備在安全溫度范圍內(nèi)運行。

2.4 TX模式功能

• ?功率輸出?：支持最高5W的功率發(fā)射，輸入電壓范圍5V至12V。
• ?ASK解調(diào)?：通過外部濾波電路處理接收到的調(diào)制信號。

3. 電氣特性與性能

3.1 電源參數(shù)

• ?工作電壓范圍?：VRECT為4.5V至13V，在BPP模式下為5.1V至8V。
• ?效率數(shù)據(jù)?：在5V/1A條件下，系統(tǒng)整體效率超過85%。

4. 應(yīng)用設(shè)計指南

4.1 外圍元件選擇

• ?諧振電容?：建議采用多層陶瓷電容（MLCC），如X5R/X7R/COG介質(zhì)類型，額定電壓50V。
• ?ASK調(diào)制電容?：典型值為22nF和10nF。

4.2 PCB布局建議

• VAA（2.5V）和VDD（1.1V）的濾波電容應(yīng)盡可能靠近芯片放置。
• 電源走線（AC1、AC2、VRECT、VOUT）需保持足夠?qū)挾纫猿惺芨唠娏鳌?/li>

4.3 熱管理

• 通過NTC引腳連接外部熱敏電阻，實現(xiàn)線圈過熱保護。