【Boceive】基于易冲 CPS4057 的 WPC 50W Max 无线充电接收端方案
一、 Boceive 方案介绍
1. 应用场景描述
近年来，无线充电功能逐渐被应用到各种便携型智能设备中。作为无线充电技术和创新的全球领导者，易冲无线充电科技有限公司是国际无线充电盟 WPC 共同创始人之一，也是全球第一家推出兼容 QI 标准产品的公司。
易冲推出的 CPS4057 公版平台是一个高效的，符合 QI 协议的无线充电接收/发送集成系统. 接收端方案兼容 Qi-BPP/QI-EPP 标准, 提供 5W/10W/15W/50W 输出功率测试。发射端方案支持输入电压 5-10V，提供 5W 输出功率。
同时，它有原厂提供配套的 E-link 烧录器，通过 I2C 进行通信。原厂提供的官方 GUI 使得该款开发板简单易用，寄存器内容清晰明了、容易获得，部分寄存器内容可读可写，方便调试。
2.方案简介
Boceive支持双向无线充电，可在接收或发射模式下工作。
1.1 RX模式
在接收（Rx）模式下，交流无线电源由集成全波同步整流器从 AC1/AC2 引脚接收。整流直流电压/能量存储在连接到 VRECT 引脚的电容上，电容还用作低通滤波器，以减少 VRECT 上的波纹电压。然后，集成 LDO 将为后续系统负载（如充电器）提供可编程、可调节的输出电压 VOUT 。
1.2 TX模式
CPS4057 还支持发射（Tx）模式。为了使用单芯片解决方案实现反向无线充电，CPS4057 模块将在Tx模式下重新使用或重新配置。CPS4057 应将 LDO 设置为旁路模式，并将整流器功率FET重新用作 DC-AC 转换的功率逆变器。出于通信目的，将启用 ASK 去调制电路。电压/电流传感用于电压/电流检测和 FOD 检测。
二、 操作方法与功能测试
1.GUI 操作方法
1.1. 软件安装环境
软件支持 Win7/Win8/Win10，配合 E-Link 使用，CPS4057GUI 版本为 V2.0.0，E-Link 固件版本为 V1.8.4(硬件 2.0)/V2.1.7(硬件 2.1) 及以上版本。
1.2. 硬件连接环境
使用 E-Link 按照接线指引完成目标板的连接，若使用外部电源供电，则不接 5V。
图1.2.1 E-link 实物 
图1.2.2 DEBUG 接线方式
2.GUI 操作界面介绍
2.1. E-Link 版本信息
CPS4057GUI 运行时会自动检测并连接 E-Link，如图 2.1.1 所示。 
图 2.1.1 Elink 软件版本信息
2.2. 基本操作界面
此功能页面主要实现 Rx/Tx 模式下寄存器的读写，界面如图 2.2.2 所示。
图 2.2.2 Basic 界面
Basic 界面各功能块定义：
a、 连接 IC, 如果要执行其他任何操作，请首先单击“Connect”（烧录程序时，若无外部供电，则需要先点击 b，打开 E-Link 的 5V 供电）；
b、 打开/关闭 E-Link 的 5V 供电；
c、 IC 工作模式读取（Rx mode/Tx mode）
d、 CPS4057 Rx 模式下的寄存器读取：
- Vout：Rx 输出电压 ADC 值
- Vrect：Rx 整流输出电压 ADC 值
- Iout: Rx 输出电流 ADC 值
- Freq：Rx AC 频率
- Die_TMP：IC 温度
- SSP:SS packet 值
- CEP:CE packet 值
- RPP:RP packet 值
e、 输出电压设定(~20mV/step).
f、 发送 EPT packet
g、 Tx VPA 电压设定（Rx 50W 测试）：
- Rx set TX VPA 9V:发送特殊包“0x38 0x23 0x28 0x23” 提高 Tx 供电电压,
并将 Vout 设置为 9V。
- Rx set Tx VPA 15V: 发送特殊包“0x38 0x23 0x98 0x3A” 提高 Tx 供电电压,
并将 Vout 设置为15V。 
图 1-3 Tx-Rx 50W 工作流程
h、 发送 ASK 透传包
i、 CPS4057 Tx 模式下的寄存器读取：
- Vrect：Tx 输入电压 ADC 值
- Irect: Tx 输入电流 ADC 值
- Die_TMP: IC 温度
- FOP_VAL: Tx AC 频率
- PING_Freq: Tx ping 频率
- CEP: CE packet 值
- RPP: RP packet 值
j、 程序下载及更新：（程序下载前，需要点击 “Open 5V”，打开 E-Link 的 5V 供电，然后点击 “Connect” 连接 IC，IC 连接成功后才可进行程序下载）；
- 点击“Load Hex”加载需要下载的 Hex 文件
- Hex 文件加载完成后，点击“Program”进行程序下载
k、 Log 信息
三、快充操作演示
3.1 建立 EPP 协议
如图3.1.2所示，将RX开发板与 TX开发板配合使用。
图 3.1.1 RX TX配合使用
然后，将E-link 与RX 相连接，并打开官方GUI 。
Tx 需要用≥65W PD 适配器供电，CPS4057会建立 EPP，并输出 12V, 如图 3.1.3 。 
图 3.1.3 DEMO 建立 EPP
3.2 带载 50W
使用“Set Vout”功能,填入“20V”,点击“Set Vout(V)”,成功后输出会变为 20V,此时就可以
带载 2.5A,功率达到 50W，如图 3.4.1 。 
图 3.2.1 带载 50W 成功
四、 参考文献
- CPS4057公版平台规格书_V1.0
- CPS4057_Public_Gui_V2.0.0
- CPS4057_Datasheet_v0.2.2
►场景应用图
►产品实体图
►展示板照片
►方案方块图
►核心技术优势
CPS4057关键性能指标
(1) 兼容WPC 1.2.4 标准；
(2) 接收功率高达 50W ;
(3) TX模式下的 Q-detect 可以提高 FOD 性能；
(4) 嵌入式 ARM 内核，32kB MTP ,最大化系统设计灵活；
(5) 低 RDS(ON) 全同步整流器；
(6) 具有温度传感器；
(7) 丰富的 GPIO 接口与开漏缓冲器；
(8) 支持系统配置和用户可编程的I2C接口；
(9) 用于输入和输出功率监测12位ADC;
(10) 整流器过压保护（OVP）;
(11) LDO 过电流保护（OCP）;
(12) 过温保护（OTP）;
(13) 封装为 WLCSP-110 。
►方案规格
(1) 符合 WPC Qi v1.2.4 标准（与 Qi v1.2.3 兼容）,支持高效的能量传输 ;
(2) 安全的双向无线功率发射与接受（ASK/FSK）,无线充电模式下, RX mode 支持高达 50W 功率接收 ,反向无线充电模式下. TX mode 支持 5W 功率发射；
(3) 灵活的处理器应用端口;
(4) IC 内部具有电压/电流/温度过载保护功能;
(5) 同时外置 NTC 电路，提供温度补偿;
(6) 支持 TX Mode ,实现手机等移动设备反向无线充电输出;
(7) 工作环境温度为 -40℃ 至 85℃ .
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