采用Kinetis KL05Z32 MCU的无线充电接收器

1. 介绍

低功耗电池供电设备正在被广泛地使用。这些设备需要定期进行充电，最方便的方式之一是借助无线输电技术为电池充电。通常使用锂电池。对于基于新的LiFePO4技术的型号来说，电池电压范围为3.0V ~ 4.2V DC或2.0V~ 3.6V DC。

本文介绍了如何创建采用飞思卡尔Kinetis KL05Z32 MCU控制的无线充电接收器(WCHRX) 和电池充电器。例如飞思卡尔 Kinetis Mini 系列低成本MCU，以及飞思卡尔MC3467x 系列专用锂电池充电器，都适用于创建这一系统。

2. 主要要求

WCHRX（无线充电接收器）的主要要求可分为几个要点：

●将电力高效地从接收器的线圈输送到电池

●完全掌控的充电过程

●符合Qi无线充电规范

●高度的灵活性-适用于各种类型的电池

●应用简单，非常可靠

3. 示意框图

推荐应用的示意框图如图1所示。

图1： 无线充电接收器示意框图。

每个框的功能可通过功率流描述说明。

来自高频电磁场的功率输入是线圈L1。所使用的频率范围为100kHz ~ 200kHz。该线圈与电容器C1和C2形成输电用的正确形状的调整曲线。如果将该线圈放在有源发射线圈的近场（贴近），则线路AC1和AC2之间的感应电压由MOSFET桥式整流器进行整流。 通常，该桥式整流器由两个N-MOSFET和Shottky二极管构成，更加简易。该选项适用于低功耗应用，支持的最大功率约为10 W。主要的限制是Shottky二极管的电压骤降，这样导致更高的整流电流，降低了整体效率并产生更多热功耗。

如使用简单控制的开关，整流后的DCBUS电压可直接用于电池充电。如使用MC3467x系列专用电池充电器，那么该电压可用作输入电压。 在这种情况下，电池充电器完全负责电池充电过程，它将充电状态提供给控制MCU。

LDO为控制MCU提供3.3V DC工作电压。该LDO的静态电流必须低，才能保证输出更高的效率和较低的压降。

控制MCU具有多种功能。它必须测量DCBUS线路上的输入电压和输入电流。 如使用简易开关，则还需测量电池电压，以准确地识别电池状态。 在使用专用电池充电器的情况下，MCU从充电器接收电池充电状态。

控制MCU使用串行通信信道和调幅器向无线电量变送器发送必要的消息。所发送的消息包含有关调节偏差以及实际接收的功率值的信息。接收的功率值根据测量的输入电压和输入电流进行计算。该MCU的功能是整个无线输电调节环路的一部分。