基于汽車應用的車載15W無線充電方案

隨著手機支持無線充電的普及，無線充電器也開始進入汽車。ZLG針對無線充電產品設計繁瑣、認證難等行業痛點，推出整套車載15W無線充電方案?；?a target="_blank">NXP的MWCT1013A為主控設計，采用MP-A9拓撲，三線圈，具備CAN通信和NFC功能。提供完善的軟硬件支持，有助于客戶通過Qi標準認證。

一、無線充電標準

無線充電聯盟（Wireless Power Consortium）成立于2008年12月17日，目前超過600家公司加入此聯盟，其制定的Qi標準是目前市場上被廣泛商用的無線充電標準。

Qi標準規定了無線充電發射器與電能接收端之間的功率傳輸和通信協議，可以對無線充電器的輸出功率進行調節，提高系統的傳輸效率。

圖1 Qi標準Logo

按照無線充電功率等級、功率控制方式、工作頻率、通信控制、電壓范圍、線圈參數及數量衍生出來了多個拓撲方案標準。汽車級無線充電方案常用的是MP-A9的拓撲，三線圈，要求軌電壓范圍1~25V，分辨率高于25mV，初始默認頻率127.772 kHz，線圈電流采集精度要高于7mA，功率調節采用PID調節，逆變電路為全橋定頻控制電路。

二、車載無線充電方案

ZLG車載無線充電方案采用NXP的MWCT1013A為主控，由車載12V蓄電池作為電源，經EMI濾波器和DC-DC產生5V電壓，為LDO、MOSFET驅動器和CAN收發器供電。LDO輸出的3.3V主要為WCT1013A和NFC芯片供電。

數字全橋BUCK-BOOST電路根據功率需要調整輸出1~25V軌電壓。軌電壓經逆變電路產生默認頻率為127.772 kHz,占空比為50%的方波，加載在充電線圈上，從而產生磁場。主控芯片根據接收端返回的信號強度包來控制線圈選擇電路。

具備CAN通信，可與車身其他節點通信；具備NFC標簽保護，NFC模式（卡片檢測、peer-to-peer和卡模擬）和汽車控制模式。在汽車中，NFC不僅用于信息娛樂功能，也是一種能夠安全解鎖和啟動汽車的技術。汽車控制模式演示了一種安全的端到端認證方法，使用NFC可以啟動汽車的引擎。這種安全認證是通過交換APDUs來實現的，遵循ISO7816-4標準。為了控制虛擬引擎，采用AES128位CBC算法實現了一種質詢和響應機制。

圖2 方案框圖

1.ZLG 15W車載無線充電方案特性：

設計符合Qi 1.2.4規范；

基于WPC MP-A9 拓撲；

支持跳頻，大幅度降低同頻干擾；

集成片上數字解調；

支持多種類型的RX調制信號；

支持面向安全的NFC功能；

支持CAN通信；

過壓/過流/過溫保護；

功率傳輸效率高達73%；

支持FOD，基于Q因子變化和校準功率損耗計算。

2.軟件調試：

提供Demo例程，支持二次開發，可以根據終端用戶需求，靈活設計。

有專門的GUI工具,基于FreeMASTER，方便系統參數的配置和校準。

三、方案評估套件

針對無線充電產品的設計繁瑣、認證通過率低等痛點，ZLG推出完整的車載無線充電解決方案，提供完整的軟硬件支持。并提供對應的評估套件，可用于Qi協議無線充電評估，包含無線充電模塊、NFC模塊和CAN通信模塊，方便客戶快速評估。

圖3 主控板及線圈

圖4 NFC天線板

1.Demo套件組成：

主板（底層板）；

無線充電多線圈及屏蔽板（中層板）；

NFC天線板（頂層板）；

2.演示功能：

Qi協議無線充電；

金屬異物檢測；

過溫/過壓/欠壓保護；

CAN報文收發；

NFC功能。