集成USB-PD协议的50W高效率无线充电发射芯片MT5815及方案
发布时间:2019-06-27 15:14 浏览量:0

        随着5G通信实施,数据传输速度和吞吐容量的跨越式进步,手机等智能设备在功耗要求、续航能力、内部配件空间骤然缩减等方面存在着巨大考验。无线充电倡导的快速充电、碎片化时间充电成为必然需求。无线充电行业步入成熟增长阶段,手机等消费电子对无线充电的要求也逐渐从低功率发展至中高功率,以提供更快速与便利的充电方式。

        美芯晟成功开发的MT5815是一款带有USB-PD协议、高度集成的符合Qi标准的无线充电发射芯片,支持高达50W的输出功率,向下兼容不受限。MT5815集成ARM M0 处理器,拥有卓越的高效率和紧凑设计,适用于各种低成本、低功耗应用,可广泛应用于为5G智能终端、智能可穿戴设备、智能家居、物联网、智能家电进行无线充电的设备。
 
1.  集成USB-PD协议和QC等快充协议,可以实现大功率输出
        最近移动设备已实现可高达100W充电,采用USB-PD的应用越来越多。USB-PD即USB Power Delivery功率传输协议,其高传输功率可以达到100W,涵盖了高压低电流与低压高电流两种模式,可更好的为设备提供兼容性服务。USB-PD所采用Type- C接口支持正反盲插,极大提高了应用体验。
        MT5815内部集成了USB-PD物理接口以及协议栈,可以直接从支持USB-PD协议的适配器获取大功率电源输出。不同于市面上其他产品需要额外添加一颗USB-PD协议芯片才能实现PD适配器的兼容,MT5815利用其高集成度架构轻松兼容USB-PD适配器,并在成本和PCB空间上给予客户更多有效经济效益。
        同时,MT5815硬件支持QC2.0/3.0, FCP, SCP等快充协议,以满足不同客户的应用需求。
 
2.  采用ARM M0 处理器,提供强大、自主的二次开发空间
        ARM M0处理器有着完善友好的开发生态环境及支持。MT5815内部集成ARM M0处理器以及64KB 高可靠性eFlash,提供了强大的处理能力和代码空间,支持用户基于专用库文件进行完全自主地二次应用开发与多次复写。
 
3.  芯片可延展性强,配置定制化
        MT5815内部集成3路power N-MOSFET驱动器,通过内部灵活配置的PWM生成器可以同时实现调频、调压及调相的任意方案组合。单一芯片就可以完全支持市场上已知的主流单线圈及双线圈应用,客户根据需求可灵活进行配置。
4.  高集成嵌入式SoC架构及灵活接口设计
        MT5815集成了除功率MOSFET外的所有实现无线功率传输所必须的功能模块,外围电路简洁,PCB layout走线简单。通过合理选择功率MOSFET可以在不同功率、效率及成本间实现最优性能及BOM cost平衡。一颗芯片实现所有功能,MT5815大幅降低了模块的成本以及开发复杂度。同时提供了非常小的体积,对于智能移动设备、可穿戴等应用尤其有帮助。
        美芯晟自主知识产权的嵌入式SoC系统提供了良好的硬件平台与外部接口,使得系统更加安全、高效,让客户更友好地开发定制化软件。该芯片还集成了多种串行接口,如UART、I2C、GPIO等接口以及集成了多种调解方式,确保可靠的通信方式,方便客户应用拓展。
 
5.  一芯双充,功能更强大 
      M5815集成双路完全独立无线传输专用PWM生成器,四路独立解调信号输入,配合专用解码DSP可以实现同时对两个Tx的独立控制,也就是可以独立控制对两个Rx的无线功率传输。相对于一芯一充的双充方案可以最大限度的降低BOM成本。
 
6.  卓越的高效率和超低功耗,系统效率可达92%
      MT5815内置3对独立的MOSFET Driver,可以灵活控制死区时间,从而减少线圈谐振电流,保证系统的高效率。其次,根据实际需求通过合理选择功率MOSFET可以在不同功率,效率及成本间实现最优性能,灵活配置且高效。芯片内部集成高压BUCK降低了发射机在高压输入状态下的功耗,同时支持睡眠、待机、低功耗工作等不同功耗模式。
图:MT5815+MT5725在不同输入条件下的整机测试效率曲线
 
MT5815-高性能50W应用方案
        MT5815的50W应用方案是一款外围电路简洁的高性能TX方案,支持5~20V输入电压和0~2.5A输出电流,输出功率可达50W。MT5815应用方案支持WPC最新的Qi V1.2.4标准,同时支持手机厂商的专有无线快充协议。它还支持符合WPC规范的各种接收器,以及适用于各种类型的适配器。该方案支持多重保护机制,包括过压保护、过流保护、过温保护和FOD异物检测等以确保系统的安全运行。应用方案支持2路LED红灯绿灯显示,可以指示MT5815的各种运行状态,同时可以根据修改软件实现客户的定制需求。

图:TX MT5815搭载RX MT5725测试图