基于NXP无线充电IC的车载15W无线充电方案设计

随着手机支持无线充电的普及，无线充电器也开始进入汽车。ZLG 针对无线充电产品设计繁琐、认证难等行业痛点，推出整套车载 15W 无线充电方案。基于 NXP 的 MWCT1013A 为主控设计，采用 MP-A9 拓扑，三线圈，具备 CAN 通信和 NFC 功能。提供完善的软硬件支持，有助于客户通过 Qi 标准认证。

无线充电联盟（Wireless Power Consortium）成立于 2008 年 12 月 17 日，目前超过 600 家公司加入此联盟，其制定的 Qi 标准是目前市场上被广泛商用的无线充电标准。

Qi 标准规定了无线充电发射器与电能接收端之间的功率传输和通信协议，可以对无线充电器的输出功率进行调节，提高系统的传输效率。

一、无线充电标准

按照无线充电功率等级、功率控制方式、工作频率、通信控制、电压范围、线圈参数及数量衍生出来了多个拓扑方案标准。汽车级无线充电方案常用的是 MP-A9 的拓扑，三线圈，要求轨电压范围 1~25V，分辨率高于 25mV，初始默认频率 127.772 kHz，线圈电流采集精度要高于 7mA，功率调节采用 PID 调节，逆变电路为全桥定频控制电路。

二、车载无线充电方案

ZLG 车载无线充电方案采用 NXP 的 MWCT1013A 为主控，由车载 12V 蓄电池作为电源，经 EMI 滤波器和 DC-DC 产生 5V 电压，为 LDO、MOSFET 驱动器和 CAN 收发器供电。LDO 输出的 3.3V 主要为 WCT1013A 和 NFC 芯片供电。

数字全桥 BUCK-BOOST 电路根据功率需要调整输出 1~25V 轨电压。轨电压经逆变电路产生默认频率为 127.772 kHz,占空比为 50%的方波，加载在充电线圈上，从而产生磁场。主控芯片根据接收端返回的信号强度包来控制线圈选择电路。

具备 CAN 通信，可与车身其他节点通信；具备 NFC 标签保护，NFC 模式（卡片检测、peer-to-peer 和卡模拟）和汽车控制模式。在汽车中，NFC 不仅用于信息娱乐功能，也是一种能够安全解锁和启动汽车的技术。汽车控制模式演示了一种安全的端到端认证方法，使用 NFC 可以启动汽车的引擎。这种安全认证是通过交换 APDUs 来实现的，遵循 ISO7816-4 标准。为了控制虚拟引擎，采用 AES128 位 CBC 算法实现了一种质询和响应机制。

图 2 方案框图

1.ZLG 15W 车载无线充电方案特性：

设计符合 Qi 1.2.4 规范；

基于 WPC MP-A9 拓扑；

支持跳频，大幅度降低同频干扰；

集成片上数字解调；

支持多种类型的 RX 调制信号；

支持面向安全的 NFC 功能；

支持 CAN 通信；

过压 / 过流 / 过温保护；

功率传输效率高达 73%；

支持 FOD，基于 Q 因子变化和校准功率损耗计算。

2. 软件调试：

提供 Demo 例程，支持二次开发，可以根据终端用户需求，灵活设计。

有专门的 GUI 工具,基于 FreeMASTER，方便系统参数的配置和校准。

三、方案评估套件

针对无线充电产品的设计繁琐、认证通过率低等痛点，ZLG 推出完整的车载无线充电解决方案，提供完整的软硬件支持。并提供对应的评估套件，可用于 Qi 协议无线充电评估，包含无线充电模块、NFC 模块和 CAN 通信模块，方便客户快速评估。

图 3 主控板及线圈

图 4 NFC 天线板

1.Demo 套件组成：

主板（底层板）；

无线充电多线圈及屏蔽板（中层板）；

NFC 天线板（顶层板）；

2. 演示功能：

Qi 协议无线充电；

金属异物检测；

过温 / 过压 / 欠压保护；

CAN 报文收发；

NFC 功能。