CXLB73375 双模WPC无线充电接收器与线性电池充电器 | 5W | 可编程3-12V | FOD | I2C - 嘉泰姆电子

CXLB73375 双模WPC无线充电接收器与线性电池充电器 | 5W | 可编程3-12V | FOD | I2C - 嘉泰姆电子

产品型号:CXLB73375
产品类型:无线充电IC
产品系列:无线充电解决方案接收器
产品状态:量产
浏览次数:15 次
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产品简介

CXLB73375 双模WPC无线充电接收器与线性电池充电器,支持5W输出,集成同步整流、LDO、可编程电压3V-12V,支持预充/CC/CV充电曲线,FOD功能,I2C接口,WL-CSP-36B封装,适用于手机、可穿戴设备。嘉泰姆电子提供方案。

技术参数

输入电压范围 (VIN)2.7 - 14.5V
输出电压 (VOUT)5.05V
输出电流 (IOUT)1a
工作频率1MHz
转换效率95%
封装类型WL-CSP2.8x2.6-36(BSC)
Type无线充电解决方案接收器
Output power5W
Efficiency0.95
Charge protocolWPC 1.3
CommunicationQC2.0 QC3.0
Protection过压/过流/过热
Coil type单线圈/多线圈
FeaturesAdjustable Current Limit;I2C;MTP;OCP;OVP;Power Good
Application无线充电解决方案接收器

产品详细介绍

CXLB73375 双模WPC无线充电接收器与线性电池充电器
5W输出 | 可编程3V-12V | 预充/CC/CV充电 | FOD | I2C

版本:Rev 1.0 | 2026年7月 | 型号:CXLB73375 | 封装:WL-CSP-36B(2.8×2.6mm)

嘉泰姆电子(JTM-IC)推出的 CXLB73375 是一款符合WPC qi V1.3标准的无线功率接收器,集成了同步全桥整流器、低压差稳压器(LDO)及逻辑控制器,支持高达 5W 的输出功率。芯片可直接为系统负载供电,也可直连锂离子电池,内置 预充电、恒流(CC)、恒压(CV) 充电曲线,简化充电设计并提升效率。支持 可编程输出电压(3V-12V)动态整流电压控制异物检测(FOD)12位ADC 实时监测电压/电流,并通过 I2C接口 与主机通信。芯片集成 ASK调制 用于与发射器双向通信,支持 过温保护、过压保护 等安全机制。采用 WL-CSP-36B(2.8×2.6mm) 超小封装,是智能手机、可穿戴设备、便携式医疗设备无线充电的理想选择。

核心优势: WPC qi V1.3合规 | 5W输出 | 同步整流效率高达96% | 可编程电压3-12V | 线性充电(预充/CC/CV) | 动态整流电压控制 | 高精度FOD | 12位ADC | I2C接口 | WL-CSP-36B超小封装。

1. 产品概述与市场定位

CXLB73375是一款高度集成的无线功率接收器,符合WPC(无线充电联盟)qi V1.3低功率标准。它从兼容的无线发射器接收交流功率,通过内部同步整流器和LDO输出稳定的直流电压,为便携设备(如手机、耳机、可穿戴设备)提供高达5W的功率。芯片支持两种典型应用:作为独立无线电源为系统负载供电,或直接为锂离子电池充电(线性充电模式)。在电池充电模式下,芯片自动管理预充电、恒流和恒压阶段,简化系统设计。内置的高精度接收功率计算用于异物检测(FOD),确保符合安全标准。灵活的可编程动态整流电压控制可优化瞬态响应和效率,而I2C接口允许主机实时读取ADC数据(电压、电流、温度)并配置参数。CXLB73375采用WL-CSP-36B(2.8×2.6mm)封装,是空间受限的便携设备无线充电解决方案的优选。

2. 主要特点与技术亮点

WPC qi V1.3标准兼容
5W输出支持系统负载/电池
同步整流效率高达96%
可编程电压3V-12V可调
线性充电预充/CC/CV曲线
动态整流控制优化效率
FOD功能异物检测
12位ADC电压/电流/温度监测
  • 标准兼容:完全符合WPC qi V1.3低功率规范,确保与各类qi认证发射器兼容。
  • 高集成度:集成同步整流器、LDO、逻辑控制器、MTP存储器,减少外围元件。
  • 高效率:同步整流效率高达96%,系统效率最高80%,降低热损耗。
  • 可编程输出电压:通过I2C或MTP设置输出电压(3V-12V),适应不同负载需求。
  • 线性电池充电:内置完整充电曲线(预充/CC/CV/EOC),可直接为锂离子电池充电,简化系统设计。
  • 动态整流电压控制:根据输出电流动态调整整流器电压,优化瞬态响应和功率效率。
  • 高精度FOD:支持精确的接收功率计算,配合发射器实现异物检测,提高安全性。
  • 12位ADC:实时监测VRECT、IOUT、VOUT、VTS、TJ等参数,支持系统智能管理。
  • 双向通信:支持ASK调制,可向发射器发送控制误差包、接收功率包及EPT终止包。
  • 热管理:外接NTC热敏电阻,实现可编程温度控制和热调节,保护设备和电池。
  • 保护功能:输入OVP(11.5V)、过温保护(150°C)、UVLO等,确保安全运行。

3. 引脚配置与功能说明

图1. CXLB73375 引脚封装图(WL-CSP-36B,2.8×2.6mm,顶视图)

36球WL-CSP,2.8×2.6mm,球间距0.4mm。关键引脚:AC1/AC2(线圈输入)、RECT(整流输出)、OUT(稳压输出)、BOOT1/BOOT2(自举)、COM1/COM2(ASK通信)、CLMP1/CLMP2(OVP钳位)、PGND(功率地)、TS(NTC温度检测)、CHG(充电状态指示)、SCL/SDA(I2C)等。

CXLB73375主要引脚包括:AC1/AC2(接收线圈交流输入)、RECT(同步整流输出,接滤波电容)、OUT(LDO输出,为负载或电池供电)、BOOT1/BOOT2(高侧MOSFET驱动自举,外接10nF电容)、COM1/COM2(ASK通信开漏输出,通过电容耦合至AC端)、CLMP1/CLMP2(过压钳位开漏输出,外接0.47μF电容)、PGND(功率地)、TS(NTC温度检测,外接热敏电阻和电阻分压)、CHG(开漏充电状态指示)、SCL/SDA(I2C接口)、EN(使能)、ADDR(I2C地址选择)等。详细引脚定义见数据手册。

4. 极限参数与电气特性

极限参数(Absolute Maximum Ratings)
符号 参数 最小值 最大值 单位
AC1, AC2, RECT, COM1, COM2, CLMP1, CLMP2 高压引脚 -0.3 23 V
OUT, CHG 输出引脚 -0.3 20 V
BOOT1, BOOT2 自举引脚 -0.3 26 V
其他逻辑引脚 SCL/SDA/TS等 -0.3 6 V
AC1/AC2输入电流 RMS值 - 2 A
OUT输出电流 - - 2 A
TJ 结温 - 150 °C
TSTG 存储温度 -65 150 °C
ESD(HBM) 人体模型 - 2 kV
PD(TA=25°C) 功耗 - 3.33 W
θJA 热阻 - 30 °C/W
推荐工作条件
参数 最小值 典型值 最大值 单位
RECT输入电压 2.7 - 14.5 V
RECT输入电流 - - 1.5 A
OUT输出电流 - - 1.5 A
COM灌电流 - - 500 mA
环境温度 -40 - 85 °C
结温 -40 - 125 °C
关键电气特性(典型值,TA=25°C)
参数 条件 典型值 单位
RECT UVLO阈值(上升沿) - 2.7 V
RECT UVLO迟滞 - 250 mV
RECT OVP阈值(上升沿) - 14.5 V
动态VRECT可编程范围 - 2 V
整流效率 - 96 %
系统效率 - 80 %
可编程输出电压范围 - 3 – 12 V
ADC分辨率 - 12 Bit
热关断温度 - 150 °C
热关断迟滞 - 20 °C
TS偏置电流 - 60 μA
推荐线圈电感 - 8 – 13 μH

5. 工作原理与设计指导

5.1 系统架构与工作模式

CXLB73375包含四个主要功能模块:同步全桥整流器、低压差线性稳压器(LDO)、逻辑控制器(含MTP和I2C接口)以及通信调制电路。无线发射器产生的交变磁场在接收线圈中感应出交流电压,经同步整流器转换为直流VRECT,再通过LDO稳压输出OUT。芯片支持两种输出模式:直接为系统负载供电(OUT端),或通过内置线性充电器为锂离子电池充电(OUT接电池)。充电模式下,芯片自动管理预充电、恒流、恒压和终止阶段,简化系统设计。

5.2 无线功率传输阶段

符合WPC V1.2标准的功率传输分为四个阶段:选择(Selection)、检测(Ping)、识别与配置(Identification & Configuration)、功率传输(Power Transfer)。在功率传输阶段,接收器通过ASK调制向发射器发送控制误差包(Control Error Packet),动态调整发射功率以维持输出稳定。接收器定期发送接收功率包(Received Power Packet),供发射器进行FOD计算。

5.3 动态整流电压控制

芯片提供可编程的动态整流电压控制功能,根据输出电流等级(四个阈值)自动切换整流器目标电压(VRECT_SET1~4),从而优化轻载效率和重载瞬态响应。相关寄存器可通过MTP或I2C配置。

5.4 线性电池充电管理

当OUT端直接连接锂离子电池时,芯片自动执行完整的充电曲线:

  • 短路保护(Short):电池电压低于VSHORT阈值时,电流限制为ISHORT。
  • 预充电(Pre-charge):电池电压低于VPRE阈值时,电流限制为IPRE。
  • 恒流充电(CC):电池电压高于VPRE后,电流限制为ICCHG,直至电压达到VBAT_FULL。
  • 恒压充电(CV):电压达到VBAT_FULL后进入恒压模式,电流逐渐下降。
  • 充电终止(EOC):电流降至终止电流阈值并持续一段时间后,判定充电完成。

所有电压和电流阈值均可通过I2C或MTP编程。充电完成后,芯片可发送Charge Status Packet(0x05)或End Power Transfer Packet(EPT)通知发射器。

5.5 异物检测(FOD)

芯片内置高精度接收功率计算,通过ADC测量VRECT和IOUT,结合预存储的线圈功率损耗模型,计算出接收功率并发送给发射器。发射器将其与自身发送功率对比,若差值超过阈值则判定存在异物,停止功率传输,符合WPC V1.2安全要求。

5.6 温度管理与热调节

TS引脚外接NTC热敏电阻(推荐103AT,100kΩ@25°C)和电阻分压,芯片内部60μA电流源产生检测电压。用户可编程冷、热和调节温度阈值。当温度超过调节阈值时,芯片自动降低输出电流限制以控制温度;当温度超过热阈值或低于冷阈值时,发送EPT包终止功率传输。

5.7 I2C接口与寄存器

芯片提供I2C接口(地址0x49/0x48),支持读取实时ADC数据(VRECT、IOUT、VOUT、VTS、VTJ)以及配置充电参数(电压阈值、电流限制、终止条件等)。部分寄存器可通过MTP进行非易失性存储。

5.8 保护机制

集成输入过压保护(RECT OVP,典型14.5V)、过温保护(OTP,150°C关断,迟滞20°C)、欠压锁定(UVLO),以及外部钳位电路(CLMP1/CLMP2)用于瞬态过压保护。

6. 典型应用电路

典型应用电路
图2. 典型应用电路(无线接收器为系统负载供电 或 为电池充电)

外围元件:接收线圈(推荐电感8-13μH)、谐振电容C1/C2(计算确定)、RECT滤波电容(10-22μF)、OUT输出电容(10-22μF)、BOOT电容(10nF)、COM耦合电容(根据C1/C2选择)、CLMP电容(0.47μF)、NTC热敏电阻(103AT)及电阻分压R1(33kΩ)、I2C上拉电阻(10kΩ)、CHG LED指示等。具体电路可参考数据手册典型应用图。

7. PCB布局建议

  • 功率路径:AC1/AC2、RECT、OUT等大电流走线尽量短而宽,以减小寄生电阻和电感。
  • 电容放置:RECT、OUT、BOOT、CLMP等电容需尽量靠近芯片引脚,以减少ESL。
  • 线圈布局:接收线圈应远离IC敏感引脚(如I2C、TS),避免电磁干扰。
  • 地线处理:PGND和AGND应分开,在芯片下方单点连接,散热焊盘需大面积接地并多过孔散热。
  • NTC走线:TS引脚走线应远离功率噪声源,热敏电阻靠近被监测热源(电池或设备)。
  • 散热:WL-CSP-36B封装θJA=30°C/W,TA=25°C时最大功耗3.33W,需保证足够的铜箔散热面积。

8. 可穿戴设备无线充电设计实例

目标:设计一款智能手表无线充电方案,使用CXLB73375作为接收器,为300mAh锂聚合物电池充电,充电电流100mA,输出电压4.2V。

  • 线圈选择:选用WPC标准A10型线圈,电感约10μH,谐振电容C1≈31.6nF(100kHz谐振),C2≈3.3nF(1MHz谐振)。
  • 输出电压设置:通过I2C或MTP将OUT电压设为4.2V(电池满充电压)。
  • 充电参数:预充阈值2.8V,预充电流20mA,恒流电流100mA,终止电流10mA,终止延迟180s。
  • 温度管理:外接103AT NTC,R1=33kΩ,设定调节温度45°C,冷阈值0°C,热阈值55°C。
  • FOD配置:通过ADC校准接收功率损耗模型,确保FOD功能正常。
  • 状态指示:CHG引脚连接LED,充电时亮,充满后熄灭或闪烁。
设计支持: 嘉泰姆电子提供CXLB73375评估板、参考设计及FAE技术支持,助力客户快速完成产品开发。

9. 订购信息与技术支持

CXLB73375采用WL-CSP-36B(2.8×2.6mm)封装,无铅、RoHS合规。提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持。

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