CXLB74240 低压大功率无线充电发射器 SoC
120W 输出 | 3V-5.5V 超低压输入 | Qi 2.0 BPP/EPP | 64kB e-Flash | 高精度 FOD

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年5月 | 型号：CXLB74240

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的CXLB74240是一款面向低压大功率无线充电发射应用的系统级芯片（SoC），输入电压范围仅需 3V~5.5V（如单节锂电池或 USB 供电），却可提供高达 120W 的无线输出功率（需配合适当的外围功率级）。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），并支持主流私有快充协议。芯片内部集成 ARM Cortex M0 处理器（64kB e-Flash + 4kB SRAM）、4 通道 ASK 模拟前端（AFE）、16 通道 DSP 解调、低侧电流检测电路、10 位 ADC/DAC，可实现高性能异物检测（FOD）和 Q 值检测。支持 QC 2.0/3.0、USB PD、SCP、FCP 等多种快充适配器协议，自动与适配器握手以获得最佳输入电压。采用 6mm×6mm QFN48 封装，CXLB74240 为低压大功率无线充电发射底座、便携式无线充电宝等应用提供高集成度解决方案。

1. 产品概述与市场定位

传统无线充电发射器通常需要较高的输入电压（9V/12V/15V）来实现大功率传输，这要求适配器升压或使用专用电源。CXLB74240 打破了这一局限：它可以在 3V~5.5V 的极低输入电压下，通过高效的全桥逆变和先进的功率控制，实现高达 120W 的无线功率输出。这一特性使其非常适合由单节锂电池供电的移动无线充电设备（如大功率无线充电宝）或 USB 供电的桌面发射器。芯片内部集成 ARM Cortex M0 处理器与 64kB e-Flash，为复杂协议栈、高级 FOD 算法和定制功能提供充足空间。4 通道 ASK 模拟前端和 16 通道 DSP 解调确保了在低压大电流工作模式下的通信可靠性。低侧电流检测配合 10 位 ADC/DAC 实现了高精度功率校准和异物检测，FOD 精度优于 ±5%。CXLB74240 将推动便携式大功率无线充电设备的普及。

2. 主要特点与技术亮点

• 超低压大功率发射：输入电压 3V~5.5V，最高 120W 输出功率，突破低压限制。
• 完备的 Qi 2.0 兼容性：符合 WPC Qi V2.0 BPP 和 EPP 规范，支持 5W/10W/15W 输出及私有扩展。
• 大容量存储：64kB e-Flash + 4kB SRAM，支持客户复杂协议栈和定制功能开发。
• 多协议快充适配器支持：自动识别 QC 2.0/3.0、USB PD、SCP、FCP，与适配器握手获得最佳输入电压。
• 强大的 ASK 解调能力：4 通道模拟前端（电压/电流模式） + 16 通道 DSP 解调，提供卓越的抗干扰能力。
• 高精度异物检测（FOD）：低侧电流检测 + 10 位 ADC + 10 位 DAC，FOD 精度优于 ±5%，结合 Q 值检测实现多重安全防护。
• 灵活的 PWM 生成：2 个高性能 PWM 模块，每个模块 6 通道输出，支持可编程死区时间和相移控制，优化 EMI。
• 硬件 FSK 调制：专用 FSK 硬件，支持可编程调制深度，满足 Qi 2.0 通信需求。
• 低功耗设计：集成 32kHz 振荡器用于超低功耗睡眠模式，待机电流极低；看门狗支持睡眠监控和唤醒。
• 丰富的外设接口：I²C、UART、SPI，双 VDD_IO 引脚支持不同 I/O 电平（1.8V/3.3V）。
• 完备保护：OVP、OCP、UVP（欠压锁定）、OTP，输入欠压检测和锁定功能。
• 封装：QFN48，6mm×6mm，外露散热焊盘，无卤素，RoHS 合规。

3. 引脚封装说明（占位图）

CXLB74240 采用 QFN48 封装（6mm×6mm，48 引脚），底部外露散热焊盘。主要引脚包括：低压输入 VIN（3V~5.5V）、全桥驱动输出（PWM 控制外部 MOSFET）、ASK 解调输入（电压/电流采样）、I²C/SPI/UART 接口、GPIO、外部晶振输入等。完整引脚映射请参考数据手册。

4. 典型应用电路与内部框图

5. 极限参数与电气特性（设计参考）

6. 工作原理与关键技术深度解析

6.1 低压大功率发射架构

CXLB74240 在 3V~5.5V 的输入电压下实现高达 120W 的输出功率，其关键在于高效率的全桥逆变器和极低的功率路径阻抗。芯片内部集成了低侧电流检测和先进的 PWM 控制算法，能够在输入电流高达 20A 以上时稳定工作。外部 MOSFET 需要选择极低 RDS(ON)（<1mΩ）的型号，并配合低 ESR 电容和低损耗线圈，以实现高系统效率。

6.2 4 通道 AFE + 16 通道 DSP 解调

接收器通过负载调制发送通信包。CXLB74240 集成了 4 个独立的 ASK 模拟前端（可连接线圈电压、电流互感器、低侧检测电阻等），并由 16 通道专用 DSP 并行处理，通过多通道数据融合判决，在低压大电流的强噪声环境下依然能可靠解调。

6.3 高精度低侧电流检测与 FOD

芯片在功率级公共端到地之间集成了低侧电流检测放大器（可编程增益），配合 10 位 ADC 精确测量输入电流。集成的 10 位 DAC 可生成参考阈值，实现快速过流保护。FOD 精度优于 ±5%，结合 Q 值检测（通过衰减振荡测量线圈 Q 值），系统可精确计算功率损耗并识别异物。

6.4 多协议快充适配器支持

芯片内置多协议物理层，可自动识别 QC 2.0/3.0、USB PD、SCP、FCP 适配器，并通过相应协议请求更高输入电压（如 5V/9V/12V）。对于低压输入场景，适配器可配置为 5V 输出即可；若需要更高输入电压以提升效率，芯片也能自动升压请求。

6.5 大容量 e-Flash 与固件定制

64kB e-Flash 为协议栈、私有充电策略、高级 FOD 算法等提供充足空间。嘉泰姆电子提供参考固件和库函数，客户可轻松开发自定义功能（如特殊 LED 指示、多模式切换等），并通过 SWD 或 I²C/UART 调试接口进行开发。

7. 基于 CXLB74240 的 120W 低压无线充电发射器设计实例

设计目标：120W 无线充电发射器，输入 5V/25A（如专用 USB 供电或单节大倍率锂电池），单线圈，用于大功率移动无线充电底座。

• 输入电源：5V 直流电源（能够提供 25A 以上电流），或 4.2V 单节锂电池（需配合电池保护板）。
• 全桥功率级：外置 4 颗 30V/0.8mΩ NMOS（如并联多颗），由芯片 PWM 输出驱动（栅极驱动电压由外部提供或通过电平转换）。注意低压驱动时需确保 MOSFET 完全导通。
• 谐振网络：低损耗发射线圈（L≈6.3μH，DCR<5mΩ），谐振电容 Cs 选用多个 NPO 并联（总 ESR 极小）。
• 低侧电流检测：全桥公共端串联 0.5mΩ 采样电阻（开尔文接法，功率 ≥3W），增益设为 40V/V 或 80V/V。
• ASK 解调：线圈电压分压网络（100kΩ/1kΩ）接 ASK_V；电流互感器（1:100）接 ASK_I。
• 保护配置：通过 I²C 设置 OCP 阈值（25A），OVP 阈值（6V），UVP 阈值（2.8V）。
• 热设计：QFN 底部散热焊盘需打过孔阵列连接至大面积地平面；外置 MOSFET 需独立散热片。由于输入电流大，PCB 功率走线需加宽（>10mm）并加厚铜箔（≥2oz）。

实测数据（5V 输入，输出 20V/5A 接收端 100W 测试条件下）：输入 5V/22A（110W），输出 100W，系统效率约 91%（线圈耦合良好）；待机功耗 <20mW；FOD 精度 ±0.5W 以内。更高功率（120W）需要优化线圈和 MOSFET 热管理。

8. PCB 布局专业建议（低压大功率发射端）

• 功率电流路径：VIN 到全桥 MOSFET 到线圈的走线必须极宽（建议 >10mm）且多层并联，使用 2oz 或更厚铜箔，减小压降和发热。
• 输入电容：VIN 附近并联多个低 ESR 陶瓷电容（总容值 >200μF）和大容量电解电容，抑制电压跌落。
• 栅极驱动走线：PWM 输出到 MOSFET 栅极的走线尽量短（<8mm）、宽（>1mm），并远离 ASK 和电流检测走线。
• 低侧电流检测走线：CSP/CSN 采用开尔文接法直接从采样电阻两端引出，差分走线且包地，避免功率电流在采样电阻上产生额外压降。
• ASK 解调网络：电压分压电阻和 CT 次级负载电阻需靠近芯片，避免引入噪声。
• 电源去耦：VIN、1.5V LDO 输出端需放置 10μF 和 0.1μF 陶瓷电容，紧邻芯片引脚。
• 散热设计：QFN 底部散热焊盘需打过孔阵列（0.3mm 孔径，间距 0.6mm）连接至地平面，并增加顶层和底层铺铜辅助散热；外置 MOSFET 需要独立散热片或风冷。
• 线圈布局：发射线圈下方禁止铺铜或走线，防止涡流损耗和 Q 值下降。

9. 订购信息与技术支持

CXLB74240 采用 QFN48 封装（6mm×6mm），工作温度 -40℃~85℃。嘉泰姆电子提供样品、量产及深度技术支持，包括参考设计、固件库、e-Flash 烧录服务和 FAE 现场支持。