【WPC】Qi-v1.3.3-fod

文章目录

前言
一、引言
二、异物发热的避免
[三、Pre-power transfer FOD方法](#三、Pre-power transfer FOD方法)
[四、In-power transfer FOD方法](#四、In-power transfer FOD方法)
- - [1、基本 power loss 计算](#1、基本 power loss 计算)
  - [2、校准 power loss 计算](#2、校准 power loss 计算)
五、异物检测基准参数测定
[六、Open-air Q 测试](#六、Open-air Q 测试)
- - [1、open-air Q 测试通用流程](#1、open-air Q 测试通用流程)
  - [2、品质因数 Q 的测量方法](#2、品质因数 Q 的测量方法)
  - - [(1)、利用脉冲激励后的振铃衰减曲线估算 Q](#(1)、利用脉冲激励后的振铃衰减曲线估算 Q)
    - [(2)、通过线圈阻抗直接计算 Q](#(2)、通过线圈阻抗直接计算 Q)
  - [3、物体对 Q 偏移量的影响](#3、物体对 Q 偏移量的影响)
  - [4、补偿型 Q 偏移量](#4、补偿型 Q 偏移量)
  - 5、阈值设定方法
  - 6、温度补偿方案
  - 7、落地实现潜在问题
七、参考资料

前言

无线充电是无需物理导线连接，通过电磁场隔空传递电能的技术，其中Qi基于电磁感应技术，使用发射端（Tx）线圈通高频交流电产生交变磁场为接收端（Rx）线圈感应磁场生成电流，整流后为电池供电。

本文介绍Qi-v1.3.3-fod的内容。

一、引言

在Qi规范的正常功率传输使用场景中，发射端的功率信号（磁场）仅与接收端产品相互作用。然而，有时用户会不小心在接收端产品旁边或下面放置金属物体，如硬币、回形针、钥匙或铝箔碎片，无论是在功率传输开始之前还是进行之中。Qi规范将此类物体称为异物。

异物的问题在于它们会从磁场中耗散功率，从而升温至不安全的温度水平。因此，系统在检测到一个或多个异物存在时，不应启动功率传输、应限制功率等级或停止功率传输。

使异物检测（FOD）复杂化的一个因素是磁场中友善金属（Friendly Metals）的存在。友善金属与异物类似，也会从磁场中耗散功率。但与异物不同的是，它是接收端产品或发射端产品的组成部分。在许多情况下，发射端很难正确区分异物和友善金属。通常，单一方法不足以解决该问题。因此，发射端应使用多种方法，以最大化检测异物的概率，同时最小化误报的概率。

二、异物发热的避免

功率信号会加热工作范围内存在的异物。因此，发射端产品应确保此类异物不会达到不安全的温度水平。这可能涉及限制或终止功率传输。

发射端可以使用多种方法来防止异物过度发热，并在功率传输开始前或传输过程中应用这些方法。FOD应解决的主要使用场景包括：

用户在放置接收端产品之前放置了异物。

用户将异物与接收端产品一起放置。

用户在放置接收端产品之后放置了异物。

Pre-power transfer FOD方法中描述的方法解决了前两个使用场景。在功率传输前检测异物可使发射端采取以下一项或多项措施：

警告用户存在潜在的不安全情况。

拒绝启动功率传输，直到用户移除异物。

继续传输功率，但降低功率等级。

In-power transfer FOD方法中描述的方法解决了第三个使用场景。它们还解决了发射端在怀疑有异物存在时仍继续功率传输的使用场景。总体而言，这些方法使发射端能够限制异物的功率损耗（通过降低功率等级），以限制其发热。

如果发射端在启动功率传输前未检测到异物，它可利用该知识校准系统以提高对功率损耗的灵敏度。然而，如果它检测到异物但仍继续以降低的功率等级传输功率，则应确保其进行的任何校准都不会降低灵敏度。

Pre-power transfer FOD方法和In-power transfer FOD方法中描述的一些方法涉及接收端向发射端发送其设计特性的信息。接收端应提供与所有这些方法相关的设计信息。

除上述方法外，发射端还可以监测其界面表面的热点温度。此外，它还可以主动冷却其界面表面，以将热量从接收端和异物带走。

代表性异物：

异物可以有多种不同的尺寸、形状和材料成分。为应对这种多样性，Qi Specification Foreign Object Detection根据一组代表性异物来定义发射端所需的FOD能力。

当代表性异物之一存在于工作空间中时，发射端不得将其加热至超过该物体关联的温度限制。

三、Pre-power transfer FOD方法

发射端可在向接收端启动功率传输之前使用不同的方法来检测异物。其中一些方法依赖于接收端提供其设计特性的信息。

空表面测试章节描述的方法中，发射端确保只有在界面表面刚被用户放置接收端产品之前为空时才启动功率传输。具体做法是等待用户放置物体，判断是否为异物，如果是则等待用户将其移除。

发射端通常使用模拟Ping（Analog Ping）来确定其工作范围内是否有物体。它施加一个微弱的功率信号，并观察谐振特性的变化作为物体存在的标志。如果存在物体，发射端随后发出数字Ping（Digital Ping），只有接收端产品会响应。如果数字Ping没有响应，发射端假定其表面的物体是异物。

空表面测试无法检测与接收端产品同时到达的异物（例如贴在接收端产品上的铝箔碎片）。为区分异物和接收端产品内的友善金属，发射端可以量化其谐振特性的变化，并查找与仅接收端产品存在时预期变化的差异。

因此，谐振变化章节描述的方法中，接收端提供当接收端产品放置在发射端产品上时参考谐振电路的预期电感值。发射端可利用此信息确定其与接收端产品之间是否存在异物。为做出足够准确的判断，发射端应考虑其设计与参考谐振电路的差异。

注：由于接收端在扩展协议的协商阶段提供相关信息（参见Qi Specification Communications Protocol），谐振变化方法仅适用于EPP和EPP5产品。

（一）、空表面测试

下图显示了一个概念性流程图，描述了空表面测试如何融入启动前流程。基本上，该流程包含两个循环。在第一个循环中，发射端等待用户放置物体。然后，如果该物体响应数字Ping，则它是接收端产品，发射端继续传输功率。否则，该物体是异物，在第二个循环中，发射端等待用户将其移除（回到循环1）。因此，在第一个循环开始时，界面表面是空的。

实际实现应增强此概念性流程，以处理边界情况，例如：

用户最初将接收端产品放在未对准的位置，未响应数字Ping，随后将其移动到更好对准的位置。

模拟Ping无法检测接收端产品（当后者对发射端特性影响较小时）。

通信错误破坏了数字Ping的响应。

处理这些边界情况的增强示例包括使用超时、标志、多阈值等。更详细地说，当等待用户放置接收端产品时，发射端可以偶尔发出数字Ping，以确保其模拟Ping没有遗漏检测接收端产品。当与持续监测发射端特性的任何变化相结合时，这种方法也有助于处理最初未对准的接收端产品。

当启动模拟Ping时，发射端产生微弱的功率信号并测量其谐振电路的质量因子。如果测量值与空板值（存储在发射端中）足够不同，则存在物体。

（二）、谐振偏移检测

当用户将接收端产品放置在发射端的工作范围内时，由于接收端屏蔽层的靠近，发射端线圈的电感通常会增大。这导致发射端的谐振频率降低。同时，接收端产品中友善金属的功率吸收导致谐振的质量因子降低。

下图显示了这种效应的示例，图中的曲线说明了在各种条件下谐振的行为。当工作范围为空时，谐振发生在频率 ft（深色曲线）。当接收端产品存在于工作范围内时，谐振偏移到（通常较低的）频率 f't 。偏移的大小取决于发射端和接收端产品的设计特性，以及后者在工作范围中的位置。例如，带有保护壳的手机的偏移通常比没有保护壳的同一手机小。原因是手机屏蔽层与发射端线圈之间的距离增加。

上图中的虚线曲线显示了当异物与接收端产品一起存在于工作范围内时谐振曲线的偏移。通常，异物会抵消接收端产品引起的偏移，并降低谐振的强度（即质量因子）。原因是异物引入了功率损耗，并将接收端产品中的铁氧体与发射端线圈隔离开。

发射端可以利用谐振频率的变化来确定工作范围内是否存在异物。但它需要接收端的帮助才能做到这一点。这是因为一个接收端产品可以产生与另一个接收端产品加一个异物相同的总变化。为支持谐振变化FOD方法，接收端应在通信协议的协商阶段使用FOD数据包发送参考谐振频率 f(ref) 和参考质量因子 Q(ref)t。

为确保异物对谐振变化的贡献占主导地位，EPP接收端产品应具有 Q(ref)t >= 25的参考质量因子。

注：参考谐振频率和参考质量因子不是接收端谐振电路的属性。相反，它们反映了接收端产品中的友善金属和铁氧体如何影响发射端谐振电路中的谐振。

因此，基于谐振变化的FOD方法包含以下步骤：

1.测量谐振特性，即 f't 和 Q't。

2.获取这些量的参考值，即 f(ref)t 和 Q(ref)t。

3.确定异物存在的概率。

4.如果概率超过阈值，通知接收端。

5.如果异物加热至不安全温度的风险过高，停止功率传输。

以下各节详细描述该方法的步骤。

1、测量谐振特性

发射端应在执行数字Ping和唤醒接收端之前，测量其谐振特性------受接收端存在于工作范围影响。如果接收端被唤醒，附加的负载会降低Q因子，产生虚假结果。因此，发射端应使用尽可能低的功率信号。

注：如果发射端将TPR#MP3的整流电压保持在0.85 V以下，则功率信号足够低。关于该TPR的构造详情，请参见 Qi Specification Power Transmitter Test Tools。

测量谐振特性的推荐方法是进行频率扫描，同时测量施加到谐振电路的电压

uti 以及线圈两端的电压 utl。这两个电压在偏移谐振最高点的比值 utl/uti 即为质量因子 Q't。

2、获取参考值

一旦发射端测量了其谐振特性，它应执行数字Ping以唤醒接收端。后者应在通信协议的协商阶段发送FOD/rf和FOD/qf数据包，以提供其参考谐振频率 f(ref)t 和参考质量因子Q(ref)t，详见Qi Specification Communications

Protocol。

参考谐振频率和参考质量因子是参考线圈组件受接收端产品靠近影响后的特性。下图提供了参考线圈组件的示意图，其由铁氧体、线圈和覆盖层组成。下表定义了其特性， Qi Specification PowerTransmitterTestTools 提供了构造和校准的详细信息。

注：参考线圈组件基于A10和MP-A1发射端设计；详见Qi Specification Power Transmitter Reference Designs。

在100 kHz工作频率下，参考线圈组件的电感约为 L(ref)t = 25uH，电阻约为 R(ref)t = 100mΩ。详见Qi Specification Power Transmitter Test Tools。

3、确定异物的存在

发射端应使用测量的谐振频率 f't 、测量的质量因子 Q't ，接收到的参考谐振频率 f(ref)t 和接收到的参考质量因子 Q(ref)t 来确定其工作范围中存在异物的概率。在涉及的计算中，发射端应考虑其设计与用于确定参考值的参考线圈组件之间的差异。

4、通知接收端

发射端应将工作范围中存在异物的概率通知接收端。如果概率低于阈值，它应回复ACK给FOD状态数据包。如果概率高于阈值，它应回复NAK。关于发射端发现异物时中止功率传输的详细信息，请参见Qi Specification Communications Protocol。

注：当发射端尚未收到两个参考值时，它可能无法确信地确定异物存在的概率。在这种情况下，它可以回复ACK给FOD状态数据包，直到获得所需的所有值。

5、停止功率传输

在收到对FOD数据包的NAK响应后，接收端应切换到基线协议的功率传输阶段（见Qi Specification Communications Protocol），将其负载功率等级限制在5 W或以下。如果发射端评估认为将异物加热至不安全温度的风险过高，它可以移除功率信号。

四、In-power transfer FOD方法

发射端可以在向接收端进行功率传输过程中使用多种方法检测异物。大多数这些方法依赖于接收端提供关于正在进行功率传输的信息。

一种方法是通过平衡发射功率和接收功率水平来估算异物的功率损耗。为实现此方法，接收端应定期向发射端提供足够准确的接收功率等级数据。由于此FOD方法仅涉及从接收端到发射端的单向通信，它适用于所有功率配置的产品。基本 power loss 计算章节详细描述了此方法。

基本方法的改进是校准功率损耗核算。这种更高级的方法仅适用于EPP和EPP5产品，因为它使用了扩展协议的属性（详见Qi Specification Communications Protocol）。此外，它假定至少有一种功率传输前FOD方法也可用。通常，发射端和接收端在功率传输阶段开始时校准估算的功率损耗。校准功率损耗计算章节详细描述了此方法。

1、基本 power loss 计算

在此FOD方法中，发射端使用从接收端接收的接收功率等级数据估算异物中耗散的功率

。如果估算的功率损耗在一段时间内超过阈值

，则存在将异物加热至不安全温度的风险。在这种情况下，发射端可以采取以下措施之一：

请求接收端降低其功耗（仅限扩展协议）。

忽略接收端的CE数据包并改变其工作点以降低发射功率水平（从而减少异物中耗散的功率）。

中止功率传输。

注：对各种尺寸、形状和材料成分的异物温升进行的实验和模拟表明，在大多数情况下，约500 mW的功率耗散是可以接受的。

(1)、方法

异物从功率信号中耗散的功率 PFO 等于发射功率 Pt 与接收功率 Pr 之差，即：

在此等式中，Pi 表示发射端的输入功率；Po 表示接收端的输出功率；▲P(loss)t 表示发射端的功率损耗；▲P(loss)r 表示接收端的功率损耗。下图说明了该等式。

接收端产品中产生的功率损耗通常包括以下部分：

谐振电路的功率损耗。

整流器的功率损耗。

用于约束磁场的铁氧体中的功率损耗。

接收端产品中暴露于磁场的金属部件的功率损耗。

通过测量其工作电流，接收端可以相对较好地确定其谐振电路和整流器损耗。然而，接收端测量其铁氧体和友善金属损耗更加困难。此外，后者可能强烈依赖于接收端产品在工作范围中的位置。因此，接收端确定其铁氧体和友善金属损耗的精度通常远低于其电路损耗。

发射端产品中产生的功率损耗通常包括类似的部分：

逆变器的功率损耗。

谐振电路的功率损耗。

用于约束磁场的铁氧体中的功率损耗。

发射端产品中暴露于磁场的金属部件的功率损耗。

与接收端类似，发射端可以相对较好地确定其逆变器和谐振电路损耗，而确定铁氧体和友善金属损耗更加困难。然而，由于后者通常仅微弱地依赖于接收端产品在工作范围中的位置，发射端也可以相对较好地确定它们，在大多数情况下比接收端确定其铁氧体和友善金属损耗的精度高得多。

在功率损耗核算方法中，发射端在功率传输过程中监测异物损耗▲PFO。为此，接收端应确定其接收功率等级并定期将此信息发送给发射端。报告的接收功率等级是在用于通信的数据包之前的时间窗口内的平均值。该窗口的偏移和大小是功率传输合约的元素。详见Qi Specification Communications Protocol。为尽可能准确地估算异物损耗 PFO，发射端应在与接收端的时间窗口尽可能匹配的时间窗口内确定其发射功率等级。由于发射端不知道接收端下次何时报告其接收功率等级，它应在滑动窗口中确定其发射功率等级并选择最佳匹配。见下图图示。

在此示例中，发射端在收到数据包后开始测量其发射功率等级。它使用与功率传输合约中相同大小的窗口，以及适当的滑动偏移 tslide 。较小的滑动偏移会产生发射端和接收端窗口之间较大的重叠。例如，窗口大小25%的滑动偏移在最坏情况未对准下产生75%的重叠。当发射端检测到数据包的前导码时，它停止测量。如果接收到的数据包是RP8或RP数据包，它从适当的滑动窗口中取最后测量的发射功率值并计算异物损耗。如果该损耗低于阈值，它发送ACK响应（仅限RP数据包的模式0、1和2）并重新开始测量其发射功率等级。如果损耗连续多次高于阈值，发射端应断定存在异物并采取适当措施以防止其发热。

(2)、接收功率精度

功率损耗核算方法的有效性取决于发射端和接收端确定其发射功率和接收功率水平的精度。如第上节所述，接收端通常不直接测量其接收功率等级，而是通过测量的输出功率（到负载）、其电路损耗估算（谐振电路、整流器等）以及其铁氧体和友善金属损耗估算来计算。

接收端应在其RP8和RP数据包中报告高估的接收功率值 P(est)r，使得

其中 Pr 表示接收功率等级，P(est)r 表示估算值，

注：上表意味着报告的接收功率 P(est)r = 5W 意味着实际的接收功率 Pr 在4.65 W至5 W（含）范围内。

接收端几乎不可能------如果不是完全不可能------以独立于其在工作范围中位置和方向的精度来估算其友善金属中功率损耗的贡献。因此，估算存在系统误差或偏差，这取决于位置和方向。如果后者代表发射端和接收端之间过大的未对准，估算接收功率精度可能无法满足上述要求。

(3)、FOD阈值

下图的图示说明了估算接收功率和发射功率等级精度对FOD阈值的影响。水平轴表示功率等级，向右增加。根据上节的要求，实际的接收功率等级位于估算接收功率等级P(est)r左侧的垂直阴影区域中的某处。假设发射端以±▲Pt的精度估算其发射功率等级，实际的发射功率等级位于以估算发射功率等级 P(est)t 为中心的水平阴影区域中的某处。

如果实际的异物损耗▲PFO超过阈值▲P(thr)FO，即：

则工作范围中存在可能加热至不可接受高温的异物。

由于发射端只知道估算的功率等级，它应使用以下条件：

其中

帮助发射端确保实际的异物损耗▲PFO 不会超过阈值▲P(thr)FO，无论估算功率损耗的不确定性如何。详见下面的示例。

示例：

假设发射端精度为

，估算接收功率等级最高为5 W。如图(a)和©所示，发射端应使用

，以确保异物损耗不会在未被检测到的情况下超过

。在这种情况下，精度范围不重叠。图(b)和(d)显示，如果发射端精度为

，它应设置

以确保同样效果。然而，在这种情况下，精度范围重叠，可能出现误报FOD触发，正如本节后面解释的那样。为避免后一种问题，发射端可以使用

配合

，得到图(a)的情况。然而，在这种情况下，异物温度可能在发射端无法检测的情况下升得更高。

仔细观察上图中的图示可知，FOD灵敏度取决于功率等级估算中的偏差。这些偏差通常因接收端在工作范围中的不同位置和方向而异。例如，在接收端在工作范围中的位置和方向使得实际接收功率等级接近估算接收功率等级，且实际发射功率等级接近精度范围下限的情况下，FOD灵敏度较高。在这种情况下，发射端在异物损耗接近零时即可检测到。另一方面，在位置和方向使得实际接收功率等级接近公差范围下限、发射功率等级接近上限的情况下，发射端仅在异物损耗超过

时才能检测到，即FOD灵敏度较低。

最后的观察结果是，如果发射端使用重叠的精度范围来将估算异物损耗的不确定性保持在阈值

以下，如图(b)和(d)所示，则存在误报FOD触发的风险。例如，在图(d)的交叉阴影区域中，实际接收功率等级和实际发射功率等级可以相等，即不存在异物，而估算水平却指示FOD阈值被超过。如图©所示，这种误报在精度范围不重叠时不会发生，因为在FOD阈值被超过的情况下，实际发射功率等级总是超过实际接收功率等级。

2、校准 power loss 计算

由于接收端难以准确确定其铁氧体和友善金属损耗，其对接收功率等级的估算很可能存在系统误差或偏差。此外，这种偏差通常强烈依赖于接收端产品在工作范围中的位置和方向。发射端可以通过校准消除此偏差来增强其FOD灵敏度和鲁棒性。但在这样做之前，它应验证工作范围中没有异物。否则，它可能会降低而非增强其FOD性能。

功率等级校准仅在扩展协议中可用。在此协议中，发射端可以使用pre-power transfer FOD 方法中讨论的方法来验证校准估算功率等级是否安全。

(1)、校准FOD阈值

在校准估算的异物损耗时，功率发射器已确定充电区域中不存在异物，因此它知道发射功率（Transmitted Power）和接收功率（Received Power）等级是相等的，即 Pt = Pr，见下图(a)。然而，估算的发射功率和估算的接收功率等级通常不相等。下图中横向阴影区域代表估算发射功率相对实际发射功率的浮动范围，纵向阴影区域代表估算接收功率相对实际接收功率的浮动范围。显然，在校准时，估算的异物损耗通常为负值，即

；仅当两项估算功率浮动区间重叠时，估算异物损耗才可能为正数。

注：若校准时得到的损耗数值超出合理区间，发射端应判定异常，禁止使用本次校准数据。

举例：估算接收功率为 8W 时，接收功率误差裕量

；假设发射端功率误差为 150mW，则有效校准损耗区间为 -650mW ~ 150mW。若超出该范围，为避免反复重启，发射端需向 CFG/ep 数据包回复 NAK，强制系统切换至基础协议，输出功率限制在 5W 以内。

引入校准数据后，异物判定条件：若估算异物损耗

超过校准修正后的有效异物检测阈值

，则判定存在异物：

上图 (b) 展示校准后发射端可精准计算真实异物损耗

。本例中原始估算异物损耗

会远小于真实异物损耗，校准可修正该偏差。

为了在更宽的功率范围内增强其FOD可靠性，功率发射器应在多个工作点收集校准数据，拟合校准曲线。充电初期接收端需逐级切换多档功率，让发射端采集多组校准样本。

下图为校准曲线示例：发射端采集 6 组校准数据点（蓝色圆点）；蓝色阴影为接收端功率误差区间、灰色阴影为发射端功率误差区间，所有采样点必须落在区间内。发射端通过拟合最优直线，对无采样点的功率区间插值计算校准值。最终有效异物检测阈值（红色实线）= 基础阈值（红色虚线）+ 校准曲线补偿值。

补充方案：发射端也可直接对估算接收功率做校准，此时判定公式变更为：

其中

为不随功率变化的固定阈值。

设定有效异物检测阈值时，除异物涡流损耗带来的温升外，还需考虑发射端、接收端壳体导热至异物带来的温升叠加影响。因此标准基础阈值曲线（红色虚线）并非水平线，而是随功率升高向下倾斜 ------ 充电功率越高，设备表面温度越高，允许的异物损耗阈值需相应降低。

(2)、校准通信协议

接收端在功率传输阶段初始状态（状态 11）启动校准协议。因此接收端发出的第一条 RP 数据包必须为 RP/1。

若发射端已通过 SRQ/rcs 数据包的 ACK 确认支持重新校准，接收端可多次触发校准流程；否则单次充电周期内仅能执行一次校准。详细流程见下图。

从状态11的转换

状态 11 是功率传输阶段主状态，完整跳转逻辑见 Qi Specification Communications Protocol，本节仅描述校准相关跳转：

RP/1：接收端发送第一条校准数据点，上报的接收功率不得超过功率传输合约约定额定功率的 10%。

从状态13的转换

完整跳转逻辑见 Qi Specification Communications Protocol。

从状态11-1的转换

在状态11-1中，功率接收器提供第一个校准数据点。可能从此状态进行以下转换。

注：状态11-1是状态11的一种受限形式。

RP/1：接收端发送 RP/1 数据包；上报功率≤合约额定功率 10%。

CE：接收端发送控制误差数据包。

PTx: CHS：发射端收到 CHS 数据包（用于兼容 V1.2 旧版接收端）。

PTx: PROP：发射端收到自定义属性数据包，不支持的属性包直接忽略。

PTx: reserved：全部忽略。

PTx: calibration-timeout：发射端在校准超时 tcalibrate 内未完成校准曲线拟合。

PTx: illegal data packet：收到 CE/CHS/PROP/RP/1 / 保留包以外的数据包。

从状态12-1的转换

与功率传输阶段通用状态 12 规则完全一致，详见Qi Specification Communications Protocol。

从状态13-1的转换

本状态为状态 13 的受限分支，发射端对第一组校准数据反馈结果：

ACK：发射端认可当前校准点，等待功率稳定后允许接收端抬升功率；判定功率稳定标准：连续收到 2 条 CE/0（控制误差 = 0）数据包；

NAK：发射端暂不认可该校准点；

接收端应答超时：接收端发送 RP/1 后，在应答超时tresponse 内未收到发射端反馈，详见 Qi Specification Communications Protocol 超时参数。

从状态11-2的转换

本状态为状态 11 的受限分支，接收端上传进阶校准点：

RP/2：接收端发送 RP/2 数据包，最后一组 RP/2 上报功率需接近合约额定功率。

CE：接收端发送控制误差数据包。

PTx: CHS：功率发射器已收到CHS数据包。此转换用于确保与1.2版功率接收器的向后兼容性。

PTx: PROP：功率发射器已收到PROP数据包。功率发射器应忽略所有不支持的PROP数据包。

PTx: reserved：功率发射器应忽略所有保留的数据包。

PTx: calibration-timeout：功率发射器在校准超时时间 tcalibrate 之前无法构建校准曲线。

PTx: illegal data packet：功率发射器已收到CHS、PROP、CE、RP/1、RP/2或保留数据包以外的数据包。

PTx: RP/1：功率发射器已收到RP/1数据包。这可能发生在功率接收器在之前的RP/1数据包后的ACK响应模式（ACK Response Pattern）上超时时。

从状态12-2的转换

此状态与功率传输阶段的状态12相同。详细信息请参见 Qi Specification

Communications Protocol。

从状态13-2的转换

在状态13-2中，功率发射器提供关于下一个校准数据点的反馈。可能从此状态进行以下转换。

注：状态13-2等同于状态13。

ACK：功率发射器已接受下一个校准数据点。它已准备好让功率接收器提高其功率。功率发射器应等待功率稳定后再使用此转换。当它连续收到两个CE/0数据包时，可以认为功率已稳定。

NAK：功率发射器尚不接受下一个校准数据点。

PRx: response-timeout：功率接收器在超时时间 tresponse 内未检测到对RP/2数据包的响应。超时值请参见 Qi Specification Communications Protocol。

从状态11-3的转换

到达状态11-3后，功率发射器已创建了一条两点校准曲线。在此状态下，功率接收器可以提供额外的校准数据点。可能从此状态进行以下转换。

注：状态11-3是状态11的一种受限形式。

RP/0：功率接收器已发送RP/0数据包，终止校准协议。

RP/2：功率接收器已发送RP/2数据包，继续校准协议。最终的RP/2数据包中报告的接收功率应接近功率传输合约中包含的参考功率。

注：如果功率接收器在状态13-2期间对发送的RP/2数据包收到ND响应模式（ND Response Pattern），则功率接收器应避免发送额外的RP/2数据包。ND响应模式表示功率发射器是v1.2设备，不支持多点校准。

RP/4：功率接收器已发送RP/4数据包，终止校准协议。

CE：功率接收器已发送CE数据包。

PTx: CHS：功率发射器已收到CHS数据包。

注：此转换用于确保与1.2版功率接收器的向后兼容性。

PTx: PROP：功率发射器已收到PROP数据包。功率发射器应忽略所有不支持的PROP数据包。

PTx: reserved：功率发射器应忽略所有保留的数据包。

PTx: calibration-timeout：功率发射器在校准超时时间 tcalibrate 之前无法构建校准曲线。

PTx: illegal data packet：功率发射器已收到CE、CHS、PROP、RP/0、RP/2、RP/4或保留数据包以外的数据包。

从状态12-3的转换

此状态与功率传输阶段的状态12相同。详细信息请参见Qi Specification Communications Protocol。

校准数据包时序

下表提供了适用于校准协议的时序约束概览。treceived 的定义请参见Qi Specification Communications Protocol。

Power-loss 校准超时

功率发射器应在功率传输阶段开始后的时间间隔 tcalibrated 内对RP/2数据包回复ACK。如果功率发射器在超时时间 tcalibrationtimeout 时仍未收到RP/0或RP/4数据包，发射端必须关闭磁场能量输出。

注：设置超时的目的是确保发射端在充电前异物检测确认无异物后的短时间内完成校准曲线拟合，保证校准基准有效。

补充：若发射端不打算使用校准数据，仍需对收到的 RP/1、RP/2 回复 ACK 应答。

示例

下图显示了一个提供两个校准数据点的数据包序列。在位置(a)，功率接收器从协商阶段切换到功率传输阶段，连接负载，并开始将功率水平控制到第一个校准数据点。在功率水平稳定后（连续两个CE/0数据包），发射端 ACK 确认第一校准点（位置(b)）。随后，功率接收器开始将功率水平控制到第二个校准数据点。在位置(d)，功率水平再次稳定后，功率发射器接受该数据点。至此，两点校准协议结束，功率接收器继续使用RP/0数据包进行功率传输。

下图显示了一个提供三个校准数据点的数据包序列。直到位置(d)的数据包序列部分与上述示例相同。在位置(e)，发射端因功率未稳定 NAK 拒绝第三组 RP/2。在位置(f)，功率稳定后 ACK 接收第三校准点，在位置(g)，接收端发送 RP/0 终止校准，进入正常充电。

(3)、校准性能注意事项

功率损耗校准可大幅提升异物检测灵敏度、降低误触发概率，但收发端设计需注意以下问题：

接收端位置偏移

校准曲线仅在接收端位置固定时有效，位置变化会导致校准基准失效：

充电初期接收端未完全静置就完成通信、进入校准阶段：发射端必须等待连续多条 CE/0 数据包，确认位置稳定后再 ACK RP/1，这是功率接收器产品处于稳定位置的充分标志，若超出校准超时仍无法稳定，需切断磁场、重新发起数字 Ping。

充电中途接收端移位：接收端需发送 EPT/rst 或 EPT/rep 断电数据包，请求发射端关闭磁场、重新 Ping 并生成全新校准曲线。

判定移位参考：需要持续发送非 0 控制误差数据包才能维持功率稳定，大概率是位置偏移或新增异物。

注：规范建议功率发射器在收到EPT/rep数据包后重新启动功率传输时，抑制可能分散用户注意力的用户界面事件。功率接收器也应这样做，使该过程对用户透明。

校准曲线外推失真问题

校准曲线

斜率的微小变化可能导致在更高功率水平下有效FOD阈值的重大变化。例如，斜率每瓦改变几毫瓦，可能导致有效FOD阈值出现数十毫瓦的差异。

下表示例。该示例假设功率发射器和功率接收器从在0.5W和5W两个功率下获取的数据点创建校准曲线。由于各种原因，估算的功率可能在每次运行之间略有不同，而功率接收器的位置没有任何变化（原因之一是功率发射器和功率接收器通常不会在同一时刻采样发射功率和接收功率，因此负载的微小波动会影响校准曲线）。

如下表示例：仅 10mW 的采样功率误差，外推至 15W 时阈值偏差可达 100mW，会导致异物允许温升超标。

因此系统禁止在未采样的功率区间外推曲线工作，分两种场景处理：

发射端支持重新校准：接收端可发起新一轮校准，补充高功率采样点：

仅抬升功率、不变更工作电压：以当前功率为 RP/1，目标最高功率为 RP/2；

切换工作电压同时抬升功率：先切换电压，再以新档位最低、最高功率作为 RP/1、RP/2 采样点。

发射端不支持重新校准：在这种情况下，功率接收器应重新启动功率传输，并确保将新的更高功率包含在校准协议中（为此，它应发送EPT/rst或EPT/rep数据包，请求功率发射器移除充电磁场并启动新的数字脉冲，以便构建新的校准曲线）。

重要场景补充：接收端先以≤5W 完成发射端身份认证，认证后抬升功率时，必须重启充电并在新校准流程中采集高功率采样点；同时接收端需缓存认证成功状态，无需重复认证。

发射端若判定当前工作功率处于曲线外推区间，需向 RP/0 数据包回复 ATN 中断充电流程；接收端发送 DSR/poll 查询能力时，发射端回复 CAP 数据包，将可用负载功率限制在校准采样区间内。若接收端不协商降功率，发射端直接降低发射功率或切断磁场。

工作电压档位切换

一些功率发射器使用输入功率而非发射功率水平拟合校准曲线而非实际功率。在此类功率发射器中，当功率接收器改变其操作模式时（例如，从5V整流电压切换到9V或12V），校准曲线将失效。原因是在新的操作模式下，功率发射器和功率接收器的效率都与初始操作模式不同。这意味着尽管电路损耗和友好金属损耗发生了变化，但由于使用了输入功率水平来构建校准曲线，功率发射器并未考虑这些变化。因此，有效FOD阈值在新的操作模式下将不准确。为防止此类功率发射器带来的问题，功率接收器在打算改变其电压挡位时应重新启动功率传输，发送 EPT/rst/EPT/rep 关闭磁场，重新 Ping 并生成适配新电压档位的校准曲线；且接收端需切换至目标电压档位后，再上传 RP/2 校准点。