STMicroelectronics STWBC86 Qi兼容無線功率發(fā)射器是一種高度集成的單片解決方案，適用于高達5W的應(yīng)用。STWBC86具有集成式低阻抗全/半橋逆變器，可實現(xiàn)高效率和低功率耗散。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics STWBC86Qi兼容無線供電發(fā)射器數(shù)據(jù)手冊.pdf

STMicro STWBC86設(shè)有I^2^C接口，可定制固件和平臺參數(shù)。該器件的配置通過嵌入式FTP進行。STWBC86可實施額外固件補丁，以提高應(yīng)用靈活性。

倒裝芯片封裝和低物料清單數(shù)量使STWBC86適合非常緊湊型的應(yīng)用。

特性

• WPC Qi 1.2.4兼容功率等級0 BPP
• 基于A11a拓撲結(jié)構(gòu)的功率Tx參考設(shè)計
• 接收器側(cè)高達5W的輸出功率傳輸
• 寬溫度輸入電壓范圍：4.75V至20V
• 單片解決方案，集成半橋/全橋逆變器和驅(qū)動器，實現(xiàn)高效率和低物料清單
• 32位，64MHz ARM Cortex微控制器，8KB SRAM
• FTP（幾次可編程），用于固件補丁和高級功能
• 片上電流檢測
• 10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器
• I^2^C接口
• 完全可配置的GPIO
• 精確的FOD電壓/電流測量
• 電流限制和熱保護
• 穩(wěn)健的ASK、FSK通信
• 倒裝芯片72焊球 (3.26mm x 3.67mm)

方框圖

?STWBC86 5W Qi兼容無線供電發(fā)射器芯片深度解析與技術(shù)應(yīng)用指南?

一、核心特性與產(chǎn)品定位

STWBC86是意法半導(dǎo)體推出的高集成度無線供電發(fā)射解決方案，專為5W功率等級的Qi 1.2.4標準應(yīng)用設(shè)計。其關(guān)鍵價值在于?單片集成全橋/半橋逆變器與驅(qū)動器?，顯著降低外部元件數(shù)量（BOM），同時實現(xiàn)高效率與低功耗的完美平衡。

?技術(shù)亮點?：

• 內(nèi)置32位ARM Cortex-M0內(nèi)核（64MHz主頻），配備8KB SRAM和可多次編程存儲器（FTP），支持固件升級與功能拓展
• 寬輸入電壓范圍（4.75V-20V）適配多種電源環(huán)境
• 片上電流檢測與10位ADC，實現(xiàn)精確的電壓/電流測量與異物檢測（FOD）
• 完整的保護機制：電流限制與過熱保護雙保險
• 先進的通信接口：I2C控制 + 可配置GPIO，滿足定制化需求

二、架構(gòu)深度剖析：從芯片到系統(tǒng)

2.1 無線功率傳輸架構(gòu)

系統(tǒng)基于?A11a拓撲結(jié)構(gòu)?的全橋逆變器設(shè)計，通過精確控制發(fā)射線圈的PWM頻率（110-205kHz）和占空比（10%-50%），實現(xiàn)精準的能量傳輸控制。逆變器將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流驅(qū)動信號，通過優(yōu)化的LC諧振電路（典型值：Lp=6.3μH, Cp=0.4μF）向接收端傳送能量。

?關(guān)鍵工作機制?：

1. ?功率協(xié)商?：接收端通過ASK調(diào)制發(fā)送控制錯誤包（CEP），發(fā)射器動態(tài)調(diào)整工作點
2. ?效率優(yōu)化?：通過閉環(huán)控制確保傳輸功率與接收需求精確匹配，減少能量損耗
3. ?溫度管理?：低阻抗設(shè)計和優(yōu)化的功率分配，保持低溫運行

2.2 通信協(xié)議棧

• ?ASK解調(diào)?：專用VS引腳接收線圈信號，外部分壓濾波網(wǎng)絡(luò)（典型值：10kΩ+22nF+680pF）
• ?FSK支持?：滿足擴展通信需求
• ?I2C寄存器映射?：提供46個可訪問寄存器，涵蓋芯片配置、狀態(tài)監(jiān)控與中斷管理

三、電氣特性與極限參數(shù)：工程設(shè)計紅線

3.1 絕對最大額定值（安全邊界）

• ?漏源電壓?：AC1/AC2引腳對地最大27V
• ?柵源電壓?：BOOT引腳間最大5.5V
• ?工作結(jié)溫?：-40℃至125℃
• ?持續(xù)電流?：AC1/AC2引腳RMS電流2.0A

3.2 核心性能指標

• ?逆變器效率?：典型值97%（VIN=5.2V, 1A條件）
• ?輸入電流消耗?：關(guān)斷模式低至3μA，運行模式400μA
• ?導(dǎo)通電阻?：全橋模式下極低阻抗，顯著降低導(dǎo)通損耗

四、應(yīng)用設(shè)計實戰(zhàn)指南

4.1 典型5W發(fā)射器設(shè)計方案

?關(guān)鍵外部元件選型?：

• 發(fā)射線圈：Wurth 760308111（6.3μH ±10%）
• 諧振電容：4×100nF/50V（Murata GRM31C5C1H104JA01L）
• 自舉電容：47nF/50V（GRM155R61H473JA01D）
• 濾波網(wǎng)絡(luò)：V5V0（4.7μF）、V1V8（1μF）、VINV（10μF）
• ESD保護：雙向TVS二極管（SMAJ22CA）

4.2 PCB布局關(guān)鍵要點

1. ?電源完整性?：V1V8/V5V0濾波電容需緊貼芯片，走線最短化
2. ?接地策略?：區(qū)分模擬地（VSSA）、數(shù)字地（VSSD）、功率地（VSSP）
3. ?信號隔離?：I2C通信線路遠離AC1/AC2高壓開關(guān)噪聲
4. ?熱管理?：充分利用底部接地層散熱，保證結(jié)溫可控

4.3 保護電路設(shè)計

• ?ESD防護?：AC1/AC2引腳必須配置獨立TVS二極管
• ?過壓保護?：可編程閾值（默認20V）
• ?過流保護?：2A典型限制值

五、寄存器配置與軟件控制

5.1 I2C接口協(xié)議

• ?器件地址?：0x61（7位硬件地址）
• ?通信速率?：支持標準模式（100kbps）和快速模式（400kbps）
• ?自動地址遞增?：支持單寄存器和多寄存器連續(xù)讀寫

?關(guān)鍵寄存器組?：

• 0x0000-0x001F：芯片標識與版本信息
• 0x0040-0x004B：實時監(jiān)測數(shù)據(jù)（電壓、電流、溫度）
• 0x00C0-0x00CF：中斷使能/清除/狀態(tài)
• 0x00D0-0x00E4：發(fā)射器配置與保護閾值

六、故障診斷與性能優(yōu)化

6.1 常見問題定位

• ?EPT（終止功率傳輸）原因分析?：可通過0x00E6-0x00E8寄存器讀取具體觸發(fā)源

6.2 效率提升策略

• 優(yōu)化諧振電路Q值，降低無功損耗
• 合理設(shè)置頻率與占空比組合，尋找最優(yōu)工作點
• 通過FTP更新固件，獲取最新算法優(yōu)化

七、應(yīng)用場景適配

該芯片特別適用于：

• ?智能手機無線充電?：精確的FOD確保充電安全
• ?醫(yī)療電子設(shè)備?：穩(wěn)定的功率傳輸滿足精密儀器需求
• ?智能穿戴設(shè)備?：緊湊封裝（WLCSP72，3.26×3.67mm）適合空間受限應(yīng)用