CXLB74231 双向无线功率收发器 SoC
30W 接收/发射 | Qi 2.0 BPP/EPP | 效率97% | 双通道Tx解调 | 双向电流检测

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年5月 | 型号：CXLB74231

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的CXLB74231是一款高集成度双向无线功率系统级芯片（SoC），支持高达30W 功率传输（接收模式），并可作为无线充电发射器为其他 Qi 兼容设备供电。该芯片完全兼容 WPC Qi 规范 2.0 的基线功率协议（BPP）和扩展功率协议（EPP），同时支持主流私有快充协议。基于磁感应充电技术，CXLB74231 实现了高达97% 的 AC-DC 转换效率，内部集成 ARM Cortex M0 处理器（8KB SRAM + 16KB MTP）、自适应全同步整流器和高性能 LDO。芯片还集成了双向电流检测、双通道 Tx 解调以及硬件 ASK/FSK 调制解调功能，支持独立 I2C 从接口和可配置 GPIO，采用超紧凑 2.80mm × 3.96mm 54-WLCSP 封装，是旗舰智能手机、无线充电宝以及需要 TRx（收发一体）功能设备的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

随着无线充电生态的成熟，旗舰手机和高端充电宝不仅需要快速无线充电，还要求具备反向无线充电功能（如手机为耳机、手表充电，或充电宝同时支持接收和发射）。CXLB74231 应势而生：作为一款高性能双向无线功率 SoC，它既能作为接收器从 Qi 充电器获取高达 30W 功率，也能配置为发射器向外输出功率，支持 Qi BPP/EPP 标准。芯片内部集成 ARM Cortex M0 处理器与 16KB MTP（多次可编程存储器），允许客户存储自定义协议栈和校准数据，支持在线升级。创新的双通道 Tx 解调功能可在发射模式下同时解调来自两个不同接收器的 ASK 信号，为多设备充电场景提供硬件基础。此外，全集成双向电流检测无需外部运放，简化了系统设计并提升了 FOD 精度。CXLB74231 的推出使得高端智能手机、无线充电宝和各类 IoT 设备能够以单芯片实现无线充放一体功能，优化 BOM 成本与设计复杂度。

2. 主要特点与技术亮点

• 双向功率传输（TRx）：接收模式最高 30W（12V/2.5A 或 10V/3A），发射模式支持 Qi BPP 5W 及私有协议扩展。
• 超高效率：AC-DC 转换效率高达 97%（典型条件），得益于全同步整流和超低 RDS(ON) MOSFET（<30mΩ）。
• 强大的处理核心：ARM Cortex M0 @ 64MHz，内置 8KB SRAM + 16KB MTP，支持私有协议栈及复杂算法，支持在线升级。
• 双通道 Tx 解调：集成两路独立的 ASK 解调电路，可在发射模式下同时与两个接收器通信，实现多设备充电管理。
• 全集成双向电流检测：无需外部运放，实时高精度监测输入/输出电流，提升 FOD 性能和系统可靠性。
• 硬件 ASK 与 FSK 调制解调：完全兼容 Qi 2.0 双向通信标准，支持私有扩展协议。
• 灵活的 I2C 接口：独立 I2C 从接口，用于外部主控配置和状态读取；多个可配置 GPIO 支持 LED 指示、NTC 检测、中断输出等。
• 可编程输出特性：输出电压和电流限值完全可编程，内置 LDO 具备快速瞬态响应和输出钳位。
• 完备的保护机制：异物检测（FOD）、输出过压（OVP）、过流（OCP）、短路保护（SCP）、过温保护（OTP）。
• 封装：54-ball WLCSP，2.80mm×3.96mm（6×9 球阵列），超小尺寸，无卤素，RoHS 合规。

3. 引脚封装说明（占位图）

CXLB74231 采用 54-ball WLCSP 封装（6×9 球阵列），球距 0.4mm。球阵布局优化了电源、模拟和数字信号分区，专为双向大功率传输设计。关键功能引脚包括 AC1/AC2（线圈输入）、VOUT（可编程输出）、VBUS（发射模式供电）、I2C_SCL/I2C_SDA、GPIO、电流检测差分输入等。完整引脚映射请参考官方数据手册。

4. 典型应用电路与内部框图占位

5. 极限参数与电气特性（设计参考）

以下为 CXLB74231 的极限参数和典型电气特性，设计时需严格遵循，确保系统长期稳定运行。

6. 工作原理与关键技术深度解析

6.1 双向功率拓扑：接收与发射无缝切换

CXLB74231 内部集成的全桥电路既可工作于同步整流模式（接收），也可配置为逆变模式（发射）。通过寄存器配置，芯片可以在两个方向间快速切换：当作为接收器时，AC1/AC2 从线圈接收交流能量，经同步整流和 LDO 输出直流；当作为发射器时，VBUS 输入直流电源，全桥电路以逆变方式产生高频交流信号驱动线圈。这种双向能力使得手机或充电宝能够根据需要动态选择工作模式，实现真正的无线充放一体。

6.2 双通道 Tx 解调技术

传统无线充电发射器只能与单个接收器通信。CXLB74231 创新性地集成了两路独立的 ASK 解调电路，在发射模式下可同时监测两个接收器的负载调制信号。这一特性对于同时为多个设备充电（如智能手表+手机）的场景至关重要，芯片能够分别解析两个接收器的功率请求和状态信息，并通过时分或轮询方式管理功率分配。硬件解调降低了 M0 处理器的负担，确保实时响应。

6.3 全集成双向电流检测与 FOD 增强

芯片内部集成了高精度双向电流检测放大器，可直接连接外部低阻值采样电阻，无需额外的运放或 ADC。在接收模式下检测输出电流，在发射模式下检测输入电流，实现功率的精确计算。FOD 算法利用电流和电压数据实时计算功率损耗，配合线圈特性校准，有效识别金属异物，确保安全充电。双向电流检测还支持系统级的电源监控和电量统计。

6.4 I2C 从接口与可配置 GPIO

CXLB74231 提供了一个独立的 I2C 从接口，用于外部主控（如手机 AP 或 MCU）配置芯片寄存器、读取状态信息（包括 VOUT、IOUT、芯片温度、FOD 状态等）。多个可配置 GPIO 可设置为 LED 指示灯输出、NTC 热敏电阻输入、中断输出或普通 I/O，增强了系统设计灵活性。

6.5 硬件 ASK/FSK 调制解调与 Qi 2.0 兼容

芯片全面支持 Qi 2.0 规范要求的双向通信：接收时通过 ASK 调制向发射器发送数据包；发射时通过 FSK 调制向接收器发送指令。硬件实现的调制解调模块确保低延迟和高可靠性，同时支持私有协议扩展，为厂商定制化预留空间。

7. 基于 CXLB74231 的双向 30W 无线充电设计实例

设计目标：30W 接收能力 + 5W 发射能力，用于高端无线充电宝（同时支持为手机快充和给耳机反向充电）。

• 线圈与谐振网络：选用符合 Qi EPP 标准的线圈（电感量 6.3μH~10μH，DCR<30mΩ），串联谐振电容根据工作频率选择（典型 127kHz 下 Cs≈220nF）。发射和接收共用同一线圈，通过芯片内部模式切换。
• 输出配置：接收模式下 I2C 设置 VOUT=12V，电流限值 2.7A（30W）；发射模式下 VBUS 输入由电池供电（典型 5V/9V），通过芯片内部逆变输出。
• 电流检测：在 VBUS 或 VOUT 路径上串联 5mΩ 采样电阻，差分信号直接接入芯片的 CSP/CSN 引脚，无需外部放大器。
• 热设计：54-WLCSP 底部需设计密集热过孔阵列，建议 6×8 个过孔（0.25mm 孔径），连接至底层地平面。30W 连续接收时 PCB 温升控制在 40℃ 以内。
• GPIO 应用：一个 GPIO 配置为 LED 指示充电状态（快充/慢充/故障）；另一个 GPIO 连接 NTC 热敏电阻，实现过温保护和降额控制。
• 双通道解调应用：在发射模式下，两个解调通道分别连接到两个不同区域的线圈（或通过切换网络），以实现对两个设备的充电管理。

实测数据：接收模式输入 30.9W，输出 30.0W，效率 97.0%；发射模式输出 5.2W（效率 85%）；双通道解调在同时连接两部手机时通信稳定，无丢包。该设计已通过 Qi EPP 兼容性预测试。

8. PCB 布局与散热专业建议

由于 CXLB74231 支持 30W 双向功率传输，合理的 PCB 布局对性能、热管理和 EMI 至关重要。

• 功率环路最小化：AC1/AC2 走线应短且对称，谐振电容紧邻芯片放置。接收模式下 VOUT 和 GND 环路、发射模式下 VBUS 和 GND 环路面积均应尽可能小，使用多层板内层铺铜。
• 散热过孔阵列：芯片底部焊盘区域需采用 6×8 或更多过孔阵列（孔径 0.25mm，电镀填平），连接至底层连续地铜平面，确保热传导。
• 电流检测走线：CSP/CSN 差分信号应从采样电阻两端独立引出，并排走线，避开功率和时钟信号，建议包地处理。
• I2C 与 GPIO 走线：从接口走线应短且远离线圈和 AC 输入，上拉电阻靠近芯片放置。GPIO 输出 LED 信号线可适当加粗。
• 双通道解调输入：两个解调输入引脚（DEMOD1/2）需远离大电流开关节点，建议使用短走线并增加 RC 滤波。
• 输入滤波：在 AC1/AC2 输入端预留共模电感或磁珠位置，抑制传导和辐射 EMI。
• NTC 放置：热敏电阻应贴近线圈或电池区域，走线使用差分对，远离功率线。

遵循以上建议可确保 CXLB74231 在 30W 双向应用中稳定工作，并通过 Qi 认证及 EMI 测试。

9. 订购信息与技术支持

CXLB74231 采用 54-WLCSP 封装（2.80mm×3.96mm），工作温度范围 -40℃~85℃。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括 TRx 参考设计、双向协议栈源代码和 FAE 现场支持。