MICROCHIP微芯发布300W工业级无线充方案，支持FOD和NFC检测
前言
无线充电对于对于大家来说应该并不陌生，尤其是随着苹果、三星、小米、华为、OPPO、vivo等一线手机品牌入局无线电市场，很多新款手机加入了这一功能。不过除了消费类电源领域，无线充电功率在其他领域同样有着巨大发展潜力，比如医疗健康、家用电器、机器人、AVG、无人机、电动车等。
与消费电源市场不同的是，这些新兴的市场更重视大功率无线充电技术的稳定性和安全性。尤其是随着机器人、AVG等的智能化水平越来越高，无线充电功能凭借不裸露电极，无接触、无需精确对准、充电安全不漏电、节约人工检修维护成本等优势，逐渐获得市场认可，发展前景十分可观。
MICROCHIP微芯推出300W无线充模组
近日充电头网了解到，MICROCHIP微芯官网上架了一款300W中功率无线充电方案。作为全球领先的单片机和模拟半导体供应商，该方案的推出意味着MICROCHIP已经开始布局工业级无线充电技术。
充电头网通过在线下单的方式，从MICROCHIP官网购买了一套300W无线充电方案，今天主要为大家分享这套300W大功率无线充电方案上手体验以及简单的性能评测。
MICROCHIP微芯这套300W无线充电模组分为发射端和接收端两个部分，均采用绿色PCB板设计。
先来为大家简单介绍发射端部分，此模组由三块PCB板组成，正面主PCB板左侧设有为无线充电发射控制电路，右侧为发射线圈；无线充电发射线圈外围的NFC检测线圈印制在PCB板上；下方通过排针连接的PCB板上设有一块OLED显示屏幕以及操作按键。
发射端模块的背面设有一块大体积的散热片，同时也设有调压电路以及滤波电路。
发射端模块的长度约为140mm。
宽度约为104.4mm。
厚度约为32.8mm。
净重约为325g，重量主要来自金属散热片。
接着来看无线充电接收端模块，外形比较方正，正面同样采用了一块较大的散热片，同时也设有一个整流电感以及四颗滤波电容。无线充电接收芯片设在电感左侧位置。
背面居中是无线充电接收线圈，线圈与PCB板之间设有隔磁片，隔磁片下面还有一层绝缘导热垫。
无线充电接收端模块的长度约为80.2mm。
宽度约为70.2mm
厚度约为30.4mm。
接收端模块净重约为217g。
MICROCHIP微芯300W无线充模组用料
下面对MICROCHIP 300W无线充电模组的结构和用料做一个详细的介绍，还是先从无线充电发射端模组开始。
无线充发射端型号为EVB-WP300，已经通过的FCC认证。左下角是一颗来自MICROCHIP的无线充电发射主控芯片，中间有一颗驱动芯片，右侧为两颗同型号的线圈驱动MOS管，同时还设有6颗NPO谐振电容。
NFC线圈通过FPC连接在主控PCB板上。
细看可见，发射线圈两层设计。
无线充电线圈由TECH MOUNT生产。
无线充电发射端主控芯片采用的是微芯WP300TX01，这是一款固定功能设备 (FFD)，设计用于执行无线电力传输传输功能。该芯片与 WP300RX01配对作为无线电源接收器功能。值得一提是的300W是使用数字控制器功能可以传输的最大功率。
微芯WP300TX01详细规格资料。
目前微芯WP300TX01已经在官网单独上架销售，有兴趣可以前往微芯官网了解更多信息。
来自Allegro的线性电流传感器，型号ACS711，具有过流功能，适用于<100V隔离应用。
Allegro ACS711规格资料。
两颗线圈驱动MOS管，来自CYStech全宇昕科技，型号MT8YE7D0N06RSH8。
在PCB板背面最新的位置设有调压电路，用于无线充电主控芯片供电和其他功能。
角落这边设有连接器，可以分离主功能电路板与检测用OLED显示电路板。
屏幕所在PCB板的背面设有两颗芯片以及三个控制开关。
背面的散热片拆除，线圈背面采用露铜过孔处理，加强散热性能。
一颗来自微芯的温度检测IC，型号TCN75A。
两颗MOS以及6颗NPO电容，无线充Tx发射端部分一共用了四颗MOS，两两一组，分别用于上桥和下桥。
两颗来自DIODES的MOS驱动器，型号DGD05463。
DIODES DGD05463规格资料。
接下来看看无线充电接收模块部分：
用于整流的电感以及四颗固态电容。
无线充电接收芯片采用的是微芯WP300RX01，这是一款固定功能设备 (FFD)，旨在执行无线电源传输接收功能。该芯片与 WP300TX01 配对作为无线功率发射器功能。300W是使用数字控制器功能可以传输的最大功率。
微芯WP300RX01详细介绍。
无线充电接收芯片微芯WP300RX01同样已经在官网上架。
继续将接收端上的散热片拆除下卖弄要隐藏了几颗器件。
CYStech全宇昕科技的整流二极管，右侧是一颗MOS，同样来自CYStech全宇昕科技，型号MT8YE7D0N06RSH8。
另外两颗同型号的MOS管，用于DC-DC降压。
来自ADI 的DC-DC控制器，型号LT3840。
背面的接收线圈同样为两层设计，线圈的焊点之间为16颗NPO电容。
将线圈拆下，底部PCB板上设有一颗MOS管和一颗整流二极管。
MOS管和整流二极管特写，与正面的同型号。
MICROCHIP微芯300W无线充模组上电测试
介绍完MICROCHIP 300W无线充模组外观和基本用料之后，下面接通电源做一些简单的测试。由于实验室现有的直流电源和负载，其最大功率都只能支持到150W，所以针对于这套模组的效率测试仅限于150W以内。此外，测试数据因测试环境的不同会有所差异，结果仅供参考。
1、FOD异物检测及NFC检测
将该无线充电模块的Tx发射端接入24V电源，可见显示屏幕成功被点亮，整个发射端已经处于正常待机状态。从屏幕显示的内容可见发射端的频率为85.8KHz，输入电压为23.99V，目前处于待机状态，电流为0.02A，待机功耗约为0.4W。
首先进行的FOD异物检测，直接在无线充电线圈上放入一个线圈，即可触发异物检测功能，屏幕会显示“Metal-FOD”，并且系统会发出警告提示音，功率依然保持在0.4W，也就是说没有输出。
除了硬币这种较大块的金属之外，即使放上曲别针后，系统触发异物检测功能，能够非常灵敏的检测到金属异物的存在。
随后将金属换成银行卡，则系统会检测到NFC，非常灵敏。
2、效率测试
测试完FOD异物检测和NFC检测功能之后，下面接着测试一下整套无线充电系统的效率。供电端采用的是两台直流电源并联，提供24V10A输出能力，负载端选用的是艾德克斯IT8511A，最大负载功率为150W。通过调整电子负载的电流，可以获得不同功率下的效率数据。
在空载模式下，通过Tx发射端显示屏可见，输入端的电压为23.96V，电流为0.23A，功率约为5.5W。
随后将电子负载的电流调整为1A，此时负载端的电压为23.95V（压降忽略不计），负载功率23.94W，而Tx发射端的电压为23.94V，电流1.34A，功率约为32W，通过换算可知效率约为74.81%。
继续将电子负载负载的电流调整为2A，此时负载端的电压为23.94V（压降忽略不计），Tx发射端电压为23.92V，电流为2.37A，发射功率56.6W，整体效率约为84.55%。
将负载电流调整为3A，此时负载端的电压为23.933V（压降忽略不计），Tx发射端电压为23.9V，电流为3.42A，发射功率81.7W，整体效率约为87.87%。
当负载电流为4A时，此时负载端的电压为23.923V（压降忽略不计），Tx发射端电压为23.88V，电流为4.49A，发射功率107.2W，整体效率约为89.26%。
当负载电流调整为5A时，此时负载端的电压为23.913V（压降忽略不计），Tx发射端电压为23.86V，电流为5.59A，发射功率133.3W，整体效率约为89.67%。
当负载电流调整为6A时，此时负载端的电压为23.902V（压降忽略不计），Tx发射端电压为23.86V，电流为6.66A，发射功率158.9W，整体效率约为90.25%。
继续负载电流调整为6.274A，此时负载端处于最大150W功率运行，电压为23.9V（压降忽略不计），Tx发射端电压为23.84V，电流为6.99A，发射功率166.6W，整体效率约为90.00%。
最后将该无线充电方案的测试数据整理成曲线图，可以看到，方案在小电流模式下的效率相对偏低，1A电流带载，效率约为74.8%；随着带载电流增加，整个无线充电系统的效率也在增加，最高效率甚至突破了90%，比现很多传统的电源适配器效率还高，这对于无线充电系统而言十分难得。
3、温升测试
对于大功率无线充电系统而言，温升是衡量方案性能的另一个重要的参数，基于现有的测试设备，在室温约为25℃环境中，充电头网对该套无线充电方案进行了150W负载、1小时老化测试，并使用FLIR E4红外热像仪每隔半小时检测一次温度。
150W负载老化30分钟后，检测到该无线充系统的最高温度为87.2℃，出现在接收端整流电感处。
在经过1小时的150W负载老化后，整套无线充电系统的最高温度点没有发生变化，温度上升为90.1℃。
同时测得Tx发射端背面的最高温度约为70℃。
充电头网总结
正如文章开头提到的，大功率无线充电技术的应用场景很多，市场一片蓝海。同时，相对于消费级无线充而言，大功率无线充电方案的技术难度也更大，门槛更高。充电头网本次拿到这套300W无线充电模组，基于全套MICROCHIP主控芯片开发，整套模组的设计巧妙，做工精致，并且发射端自带显示屏，方便用户调试。
这套无线充电模组采用的是24V DC输入/24V DC输出规格，据了解，这套无线充电模组还可以根据用户实际应用需求设置为12V DC输入/12V DC输出以及36V DC输入/36V DC输出，满足不同产品应用的需求。
性能方面，除了300W大功率的亮点之外，这套无线充电模组还具备灵敏的FOD异物检测和NFC功能，这也能确保方案在量产产品中的安全性。经过简单测试，该无线充电模组的空载功耗约为5-6W，所以当负载电流较小时，效率略低；负载电流越大，效率也越高，实测150W负载效率可达到90%左右。
同时该无线充电模组能够在150W负载功率下平稳运行，在无主动散热的情况下，半小时最高温度约为87℃，1小时接收端最高温度约为90℃。
MICROCHIP微芯针对大功率无线充电市场推出的这一整套完整解决方案，在未来将有望让机器人、AVG、无人机、电动车等产品提前步入无线充电时代。
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