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NU1680-支持QI协议的小型5W无线充电接收端

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简介

基于NU1680的QI协议无线充电接收端,具有低成本,小体积,较高功率,较好的兼容性(支持QI协议的所有无线充电发射端均可为其供电),本工程为EVM(评估板),根据自己的需求稍作修改即可作为模块使用。

简介:基于NU1680的QI协议无线充电接收端,具有低成本,小体积,较高功率,较好的兼容性(支持QI协议的所有无线充电发射端均可为其供电),本工程为EVM(评估板),根据自己的需求稍作修改即可作为模块使用。

开源协议

CC BY 3.0

创建时间:2024-09-10 19:54:45更新时间:2024-09-27 10:18:01

描述

芯片简介:

            NU1680是伏达退出的一款小型支持QI协议的无线充电接收端芯片,封装为QFN-16 3mmX3mm,最少仅需要12个外部元件即可组成完整的QI协议接收端电路,最高支持5W的输出功率,支持I2C总线控制,可编程的3.5-9V输出电压,已经可编程的多种保护需求,独立NTC-ADC电路可支持一路外部温度或电压测量,可满足特殊应用场景。

原理图/PCB绘制注意事项:

1.数据手册典型应用原理图中,最少需要12个外部元件,分别为:谐振电容4个,通讯电容2个,整流器及输出滤波电容4个,能量耗散电阻1个,内部5V电源滤波电容1个。手册中标optional的元件及相关引脚不贴或悬空即可。

2.其中,谐振电容建议使用C0G,X7R也可,不建议使用X5R电容,因为在接近极限功率(5W)连续输出时,敞开环境室温25度,散热良好的情况下谐振电容温度将达到80度左右,接近X5R温度极限。

3.能量耗散电阻用于接收端与发射端在能量传输过剩且无法及时反应时,耗散多余能量使用,不可使用过小的封装,手册建议至少0805封装,也可用两个0603电阻并联代之,实测大功率传输时温升不高(可能与测试时使用了恒定的负载导致的)

4.连接芯片两侧VRECT引脚的走线建议线宽最少为0.3mm,并且至少放置两个过孔,同时将两个0603封装的电容分置于芯片两侧并尽量靠近,且该网络的走线保持与敏感小信号的间隔(如NTC等)这两个引脚为芯片内部同步整流器的输出引脚,负责将感应线圈的交变电流整流后输出,为主要功率部分。

5.AC引脚连接线圈的铜箔需要有足够的宽度。

6.芯片的散热地焊盘应当打充分的过孔,并且下面的铜箔尽量保持完整,以保证芯片有良好的散热条件。

7.对于不同的接收线圈选择,附件中的设计要点提供了部分常见选型,也可利用LC谐振电路(目标频率:94.37KHz,此值根据数据手册推荐原理图计算得到)进行简易计算,实测LC震荡电路计算得到的电容值可以满足最高功率(5W)长时间输出。

8.此芯片在负载电流快速上升时极易触发过流保护,建议实际应用中不要带突变负载(如电机等),不得不使用时,请合理使用储能电容。

实测数据:

室温25度,空气散热无遮挡,发射端为IP6826,使用该方案评估板测试(由于评估板面积较大,铜箔散热条件较好,实际应用中温度数据可能会更差,请注意),电子负载为DCL8003+,热成像为艾睿光电C210。由于该IC在负载电流电流过快时极易过流掉电,故大于2.5W的负载部分采用数据手册推荐的恒电阻模式测试。

A 2.5W负载,纹波及温度表现

纹波:

温度:

由于采用的是X7R的电容,损耗较大,故最高温点为电容附近,46度,IC温度为44度(此图为热成像仪自动分析,有迟滞及误差,后期使用软件分析原始数据,得到该结论,下同)

B 3W负载纹波及温度表现:

纹波:

温度:

电容附近,58度,IC温度为56度

C 4.1W负载及纹波表现:

为什么选用4.1W为一个分隔段,是因为4.1W往后电压开始不稳,有规律性下陷的现象,幅度不是很大(约300mV左右),持续时间小,(仅示波器可观察到此现象,电子负载显示电压稳定)在此功率之前无此现象,当然由于线损及其它原因,实际该现象发生的功率段有些许偏差。可能对实际应用有影响。

(实际上纹波表现还是是不错的)

电容附近,67度,IC温度为62度

此时线圈背面温度接近50度,若外壳为3D打印,需要注意。

D 4.9W连续极限输出测试

需要注意的时,虽然温度较高,但该芯片确实能长时间稳定运行在该功率段,并且允许短时间内小幅度超功率使用,但实际应用中建议留有一定裕量。

纹波:

温度:

谐振电容温度84.8度,IC温度为78.3度

谐振线圈:

谐振线圈隔磁片背面最高温68度,整体平均温度为60度,需要注意。

附件&辅助:

附件中提供了NU1680原厂手册,其中含有I2C寄存器地址图,可以用于I2C设置参数等。另有原厂设计建议供大家参考,如果能帮助到你的话,不要忘记点个收藏和赞哦~( ̄▽ ̄)~*

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无BOM

附件

序号文件名称下载次数
1
NU1680_Datasheet_V1.2.pdf
92
2
NU1680_Design_Tips.pdf
47
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