前言
無線充電對於對於大家來說應該並不陌生，尤其是隨著蘋果、三星、小米、華為、OPPO、vivo等一線手機品牌入局無線電市場，很多新款手機加入了這一功能。不過除了消費類電源領域，無線充電功率在其他領域同樣有著巨大發展潛力，比如醫療健康、家用電器、機器人、AVG、無人機、電動車等。
與消費電源市場不同的是，這些新興的市場更重視大功率無線充電技術的穩定性和安全性。尤其是隨著機器人、AVG等的智慧化水平越來越高，無線充電功能憑藉不裸露電極，無接觸、無需精確對準、充電安全不漏電、節約人工檢修維護成本等優勢，逐漸獲得市場認可，發展前景十分可觀。
MICROCHIP微芯推出300W無線充模組
近日充電頭網瞭解到，MICROCHIP微芯官網上架了一款300W中功率無線充電方案。作為全球領先的微控制器和模擬半導體供應商，該方案的推出意味著MICROCHIP已經開始佈局工業級無線充電技術。
充電頭網透過線上下單的方式，從MICROCHIP官網購買了一套300W無線充電方案，今天主要為大家分享這套300W大功率無線充電方案上手體驗以及簡單的效能評測。
MICROCHIP微芯這套300W無線充電模組分為發射端和接收端兩個部分，均採用綠色PCB板設計。
先來為大家簡單介紹發射端部分，此模組由三塊PCB板組成，正面主PCB板左側設有為無線充電發射控制電路，右側為發射線圈；無線充電發射線圈外圍的NFC檢測線圈印製在PCB板上；下方透過排針連線的PCB板上設有一塊OLED顯示螢幕以及操作按鍵。
發射端模組的背面設有一塊大體積的散熱片，同時也設有調壓電路以及濾波電路。
發射端模組的長度約為140mm。
寬度約為104.4mm。
厚度約為32.8mm。
淨重約為325g，重量主要來自金屬散熱片。
接著來看無線充電接收端模組，外形比較方正，正面同樣採用了一塊較大的散熱片，同時也設有一個整流電感以及四顆濾波電容。無線充電接收晶片設在電感左側位置。
背面居中是無線充電接收線圈，線圈與PCB板之間設有隔磁片，隔磁片下面還有一層絕緣導熱墊。
無線充電接收端模組的長度約為80.2mm。
寬度約為70.2mm
厚度約為30.4mm。
接收端模組淨重約為217g。
MICROCHIP微芯300W無線充模組用料
下面對MICROCHIP 300W無線充電模組的結構和用料做一個詳細的介紹，還是先從無線充電發射端模組開始。
無線充發射端型號為EVB-WP300，已經透過的FCC認證。左下角是一顆來自MICROCHIP的無線充電發射主控晶片，中間有一顆驅動晶片，右側為兩顆同型號的線圈驅動MOS管，同時還設有6顆NPO諧振電容。
NFC線圈透過FPC連線在主控PCB板上。
細看可見，發射線圈兩層設計。
無線充電線圈由TECH MOUNT生產。
無線充電發射端主控晶片採用的是微芯WP300TX01，這是一款固定功能裝置 (FFD)，設計用於執行無線電力傳輸傳輸功能。該晶片與 WP300RX01配對作為無線電源接收器功能。值得一提是的300W是使用數字控制器功能可以傳輸的最大功率。
微芯WP300TX01詳細規格資料。
目前微芯WP300TX01已經在官網單獨上架銷售，有興趣可以前往微芯官網瞭解更多資訊。
來自Allegro的線性電流感測器，型號ACS711，具有過流功能，適用於<100V隔離應用。
Allegro ACS711規格資料。
兩顆線圈驅動MOS管，來自CYStech全宇昕科技，型號MT8YE7D0N06RSH8。
在PCB板背面最新的位置設有調壓電路，用於無線充電主控晶片供電和其他功能。
角落這邊設有聯結器，可以分離主功能電路板與檢測用OLED顯示電路板。
螢幕所在PCB板的背面設有兩顆晶片以及三個控制開關。
背面的散熱片拆除，線圈背面採用露銅過孔處理，加強散熱效能。
一顆來自微芯的溫度檢測IC，型號TCN75A。
兩顆MOS以及6顆NPO電容，無線充Tx發射端部分一共用了四顆MOS，兩兩一組，分別用於上橋和下橋。
兩顆來自DIODES的MOS驅動器，型號DGD05463。
DIODES DGD05463規格資料。
接下來看看無線充電接收模組部分：
用於整流的電感以及四顆固態電容。
無線充電接收晶片採用的是微芯WP300RX01，這是一款固定功能裝置 (FFD)，旨在執行無線電源傳輸接收功能。該晶片與 WP300TX01 配對作為無線功率發射器功能。300W是使用數字控制器功能可以傳輸的最大功率。
微芯WP300RX01詳細介紹。
無線充電接收晶片微芯WP300RX01同樣已經在官網上架。
繼續將接收端上的散熱片拆除下賣弄要隱藏了幾顆器件。
CYStech全宇昕科技的整流二極體，右側是一顆MOS，同樣來自CYStech全宇昕科技，型號MT8YE7D0N06RSH8。
另外兩顆同型號的MOS管，用於DC-DC降壓。
來自ADI 的DC-DC控制器，型號LT3840。
背面的接收線圈同樣為兩層設計，線圈的焊點之間為16顆NPO電容。
將線圈拆下，底部PCB板上設有一顆MOS管和一顆整流二極體。
MOS管和整流二極體特寫，與正面的同型號。
MICROCHIP微芯300W無線充模組上電測試
介紹完MICROCHIP 300W無線充模組外觀和基本用料之後，下面接通電源做一些簡單的測試。由於實驗室現有的直流電源和負載，其最大功率都只能支援到150W，所以針對於這套模組的效率測試僅限於150W以內。此外，測試資料因測試環境的不同會有所差異，結果僅供參考。
1、FOD異物檢測及NFC檢測
將該無線充電模組的Tx發射端接入24V電源，可見顯示螢幕成功被點亮，整個發射端已經處於正常待機狀態。從螢幕顯示的內容可見發射端的頻率為85.8KHz，輸入電壓為23.99V，目前處於待機狀態，電流為0.02A，待機功耗約為0.4W。
首先進行的FOD異物檢測，直接在無線充電線圈上放入一個線圈，即可觸發異物檢測功能，螢幕會顯示“Metal-FOD”，並且系統會發出警告提示音，功率依然保持在0.4W，也就是說沒有輸出。
除了硬幣這種較大塊的金屬之外，即使放上曲別針後，系統觸發異物檢測功能，能夠非常靈敏地檢測到金屬異物的存在。
隨後將金屬換成銀行卡，則系統會檢測到NFC，非常靈敏。
2、效率測試
測試完FOD異物檢測和NFC檢測功能之後，下面接著測試一下整套無線充電系統的效率。供電端採用的是兩臺直流電源並聯，提供24V10A輸出能力，負載端選用的是艾德克斯IT8511A，最大負載功率為150W。透過調整電子負載的電流，可以獲得不同功率下的效率資料。
在空載模式下，透過Tx發射端顯示屏可見，輸入端的電壓為23.96V，電流為0.23A，功率約為5.5W。
隨後將電子負載的電流調整為1A，此時負載端的電壓為23.95V（壓降忽略不計），負載功率23.94W，而Tx發射端的電壓為23.94V，電流1.34A，功率約為32W，透過換算可知效率約為74.81%。
繼續將電子負載負載的電流調整為2A，此時負載端的電壓為23.94V（壓降忽略不計），Tx發射端電壓為23.92V，電流為2.37A，發射功率56.6W，整體效率約為84.55%。
將負載電流調整為3A，此時負載端的電壓為23.933V（壓降忽略不計），Tx發射端電壓為23.9V，電流為3.42A，發射功率81.7W，整體效率約為87.87%。
當負載電流為4A時，此時負載端的電壓為23.923V（壓降忽略不計），Tx發射端電壓為23.88V，電流為4.49A，發射功率107.2W，整體效率約為89.26%。
當負載電流調整為5A時，此時負載端的電壓為23.913V（壓降忽略不計），Tx發射端電壓為23.86V，電流為5.59A，發射功率133.3W，整體效率約為89.67%。
當負載電流調整為6A時，此時負載端的電壓為23.902V（壓降忽略不計），Tx發射端電壓為23.86V，電流為6.66A，發射功率158.9W，整體效率約為90.25%。
繼續負載電流調整為6.274A，此時負載端處於最大150W功率執行，電壓為23.9V（壓降忽略不計），Tx發射端電壓為23.84V，電流為6.99A，發射功率166.6W，整體效率約為90.00%。
最後將該無線充電方案的測試資料整理成曲線圖，可以看到，方案在小電流模式下的效率相對偏低，1A電流帶載，效率約為74.8%；隨著帶載電流增加，整個無線充電系統的效率也在增加，最高效率甚至突破了90%，比現很多傳統的電源介面卡效率還高，這對於無線充電系統而言十分難得。
3、溫升測試
對於大功率無線充電系統而言，溫升是衡量方案效能的另一個重要的引數，基於現有的測試裝置，在室溫約為25℃環境中，充電頭網對該套無線充電方案進行了150W負載、1小時老化測試，並使用FLIR E4紅外熱像儀每隔半小時檢測一次溫度。
150W負載老化30分鐘後，檢測到該無線充系統的最高溫度為87.2℃，出現在接收端整流電感處。
在經過1小時的150W負載老化後，整套無線充電系統的最高溫度點沒有發生變化，溫度上升為90.1℃。
同時測得Tx發射端背面的最高溫度約為70℃。
充電頭網總結
正如文章開頭提到的，大功率無線充電技術的應用場景很多，市場一片藍海。同時，相對於消費級無線充而言，大功率無線充電方案的技術難度也更大，門檻更高。充電頭網本次拿到這套300W無線充電模組，基於全套MICROCHIP主控晶片開發，整套模組的設計巧妙，做工精緻，並且發射端自帶顯示屏，方便使用者除錯。
這套無線充電模組採用的是24V DC輸入/24V DC輸出規格，據瞭解，這套無線充電模組還可以根據使用者實際應用需求設定為12V DC輸入/12V DC輸出以及36V DC輸入/36V DC輸出，滿足不同產品應用的需求。
效能方面，除了300W大功率的亮點之外，這套無線充電模組還具備靈敏的FOD異物檢測和NFC功能，這也能確保方案在量產產品中的安全性。經過簡單測試，該無線充電模組的空載功耗約為5-6W，所以當負載電流較小時，效率略低；負載電流越大，效率也越高，實測150W負載效率可達到90%左右。
同時該無線充電模組能夠在150W負載功率下平穩執行，在無主動散熱的情況下，半小時最高溫度約為87℃，1小時接收端最高溫度約為90℃。
MICROCHIP微芯針對大功率無線充電市場推出的這一整套完整解決方案，在未來將有望讓機器人、AVG、無人機、電動車等產品提前步入無線充電時代。
