ST公司发布旗下首款三线圈Qi无线充电发射器STWBC-MC

STWBC-MC是我们的首款Qi Extended Power Profile（即EPP或15 W）1.2.4无线充电发射器，也是我们首款可以管理三个线圈的器件，可提供更大的充电表面。这款新元件具有高度的象征意义，因为它代表了我们多年来实施无线充电战略的一个重要里程碑。事实上，我们最初推出的是STWBC（这是我们首款Qi发射器），紧接着又有了STWBC-WA，由于其线圈只有一厘米，可以为可穿戴设备和其他小型设备提供无线充电。然后是在去年，我们推出了首个15W充电解决方案STWBC-EP，我们现在正在扩展这项技术，使其具备使用更多线圈的能力。

为多台设备充电

STWBC-MC将不是我们唯一的Qi 1.2.4方案，因为我们将更新STWBC-EP的固件，使我们的单线圈15W解决方案符合即将推出的标准要求。这个新Qi版本只是一个小的更新，但是它具带来一些基本功能，比如面向5W和15W解决方案的更简单功率配置文件。它还促使制造商通过更严格的热试验和电气测试，以确保产品更加安全。这意味着以15瓦功率充电时可以耐受更高的温度，处理的电压峰值也比之前版本标准规定的要高。安全性和效率是衡量无线充电发射器的两大重要指标，三线圈型号发射器必须能处理更复杂的情况，并为用户防止更广泛的故障。
此外，考虑到当前关于无线充电的讨论，我们还必须解释更多的线圈并不一定意味着能够同时为多台设备充电。Qi标准没有关于此类用例的规范，因此仍然存在重大挑战。正如我们将看到的，激活多个线圈会对性能产生负面影响，而且存在固有物理限制，会导致过热和效率损失，尤其是当原型试图使用10到20个线圈时。现有的充电解决方案可以将功率传输到多台设备，但目前使用的是多个单线圈发射器，与专用的快速充电解决方案不兼容。因此，我们的三线圈发射器每次充电一台设备，但它也包含各种技术以保证性能，如我们的存在检测方案。

智能且不会过时

【STWBC-MC封装的正面和背面】

STWBC-MC采用一种新的存在检测方案，以便更准确地感知离接收器最近的线圈。该步骤必须快速且精确，因为如果多个线圈开始共振，就会产生一个影响性能的重要磁场。另外，其他线圈可以注册为异物，发射器必须忽略它们才能继续充电。关闭它们还意味着，任何靠近充电产品的金属物体都不会干扰功率传输。因此，一旦系统确定哪个线圈工作最出色，它就会关闭其他线圈，但是存在检测方案并不会就此停止。它不断检查正在进行无线充电的产品位置，因为如果它移动，发射器可以开始使用另一个更高效的线圈以保持效率和性能。

STWBC-MC和STWBC-EP还集成了用于固定频率操作的数字DC-DC转换器，使自身区别于行业中的其他产品。在此之前，那些竞争器件使用外部转换器，但我们将其集成到硅片上，帮助工程师减少材料成本并简化设计。该功能还可以将发射器的频率保持在148.5kHz以下。很快，更新后的欧盟无线电设备指令（RED）会将磁场发射功率限制为-5dBm（当发射器使用的频率高于148.5 kHz时）。为了满足这些更严格的要求，我们使用嵌入式数字DC-DC控制器将固定操作频率设置为127.7kHz。

无线充电，无处不在

在这种操作频率下工作，还可以让我们走进专有快速充电的世界。例如，127.7kHz使我们符合世界上最赚钱智能手机制造商所构想的7.5 W标准，从而减少充电时间，以提供更好的充电体验并减少对电池的压力。同样，这家亚洲最知名的智能手机制造商也为其无线快速充电协议制定了具体的规则。它在标准Qi通信中使用专有数据包，将功率水平提高到10w，同时保持与传统5W充电器的后向兼容性。

STWBC-EP和STWBC-MC都可以处理这些专有数据包，这意味着我们的STEVAL-ISB047V1评估板可以成为开发（与所有这些极其重要的快速充电技术兼容）充电解决方案的第一步：15W充电技术适用于Qi EPP终端，7.5W充电技术面向固定频率127.7kHz的设备，10W充电技术用于使用专有数据包的产品。由此，我们可以开始期待第三方配件制造商推出真正的通用无线充电解决方案。

ST独有的三通解调

【无线充电系统描述】

发射器必须具有高度响应能力，以适应异物的存在，并对可能改变位置或离开充电垫的产品作出反应。因此，Qi标准确保发射器和接收器之间通过信息交换进行持续的通信，这些信息在功率传输过程中被调制，然后由控制器进行解调和处理。这些信息至关重要，即使只有其中一条信息丢失，也会迫使发射器停止充电操作并等待与接收器重新建立连接。对于终端用户来说，这意味着糟糕的用户体验，因为充电器会毫无来由地停止充电，然后重新开始充电。

为了防止这种问题发生并提供性能卓越的器件，我们开发了一种依靠三通的专利解调技术。作为唯一提供这项技术的公司，我们将其应用于我们的STWBC-EP和STWBC-MC。我们的发射器通过读取来自充电产品的信号中的电流、电压或相位来解调信息，然后我们的IC动态选择信号最清晰、最强的信号源（发射器的一个引脚）。这意味着如果手机位置移动了（或者情况发生了变化），导致某个引脚接收的信号不清晰，发射器可以使用其他引脚与接收器进行无缝连续通信。

我们Qi发射器的终极效率

【STEVAL-ISB047V1】

检查一个产品是否可以发送和接收消息并不是确定其是否兼容Qi发射器的唯一方法。异物检测（FOD）是一种关键机制，它总是检查充电表面的情况，以防止发生灾难性的故障。为了确定一个产品是否适合进行功率传输，Qi部分依赖于质量因素（Q）。根据无线充电联盟的说法，这个值代表“视在功率与功率损耗的比率”。

很简单，Q= ωL/R，其中ω是频率（f）的函数，比如ω=2πf。L是电感，R是电阻。理想情况下，Q无穷大，即没有损耗，但商用线圈的得分在100左右。因此，当金属物体（如钥匙，或质量较差的线圈）由于功率损耗太大（R太高）而使Q值接近于0时，发射器知道自己遇到一个异物，会阻止系统传输功率。精确的FOD是实现极高效率和杜绝浪费的关键。

多线圈系统面临的另一个挑战是效率损耗。无线充电从单线圈开始，因为它更容易优化接收器和发射器的谐振，从而确保更高的功率效率。因此，理论上，使用多个线圈意味着精度下降，从而使功率损耗上升。然而，在实践中，我们可以弥补这种精度下降，以保证提供与单线圈解决方案相同的性能和用户体验。充电模块将获得相同的功率且不会使温度升高，效率的变化是如此之小，以至于用户体验的充电时间与单线圈系统相同。

让生活更轻松

【STSW-STWBC GUI的图形用户界面（GUI）】

为帮助工程师利用所有这些特性，我们提供集成了STWBC-MC的STEVAL-ISB047V1评估板。它附带一份物料清单和电路图，因此设计团队可以更快地将我们的Qi发射器调换到他们的PCB上。我们还要宣布，我们已经通过了Qi1.2.4初步测试，并将在年底前为我们的新评估板获得认证。由于Qi是一个系统级标准，在定制PCB上调换我们的平台将极大地加快各种审批和监管流程，从而缩短上市时间。该板甚至还附带一个与PC相连的电子狗，用于提供图形用户界面STSW-STWBC GUI，以便开发人员监测功率传输、获取错误消息并快速配置应用。

STEVAL-ISB047V1也不同于我们的其他无线充电评估板，它提供我们的首款USB Type-C sink-only功率传输连接器，该连接器使用我们的STUSB4500控制器。这意味着工程师们拥有了创建现代无线充电器的所有工具，这种充电器通过USB-C线缆从电源获取电力。它还有一个DC端口和一个标准micro-B USB连接器，因此团队可以选择与其设计最匹配的输入。然而，选择USB-C将使他们受益于更加稳健且操作简便的连接器。最后，STWBC-MC可以实施制造商的专有快速充电协议，这些制造商希望为他们的客户提供额外功能，从而使我们的参考设计具有很高的延展性。