Kablosuz Şarj (Qi Standardı) Devre Analizi: Transmitter (Tx), Receiver (Rx), ASK/FSK Haberleşme ve Anakart Arıza Teşhis Rehberi

Özet & Uzman Notu: Wireless Charging Circuit (Qi Standard) şeması üzerinden Transmitter (Charging Pad) ve Receiver (Phone Side) katmanlarının çalışma prensibi, ASK/FSK modülasyon veri haberleşmesi, VIN, RECT, VOUT, BOOT, COMM test noktaları voltaj değerleri ve anakart düzeyinde kablosuz şarj arızalarının adım adım teşhisi.

1. Qi Standardı Kablosuz Şarj Mimarisi ve Güç Sınıfları (EPP 15W, BPP 5W, PPDE)

Qi standardı, WPC (Wireless Power Consortium) tarafından geliştirilen ve akıllı telefonlarda indüktif güç aktarımını (Inductive Power Transfer) standartlaştıran uluslararası protokoldür. Şemada görüldüğü üzere güç, Verici Ped (Transmitter) bobininden Alıcı Telefon (Receiver) bobinine elektromanyetik indüksiyon yoluyla aktarılır.

Qi Standart Güç Sınıfları:
• EPP (Extended Power Profile): 15W yüksek hızlı kablosuz şarj desteği sağlar.
• BPP (Baseline Power Profile): 5W standart kablosuz şarj profildir.
• PPDE (Proprietary Power Delivery Extension): Üreticiye özel (Apple MagSafe 15W, Samsung Fast Wireless 10W-15W) uzatılmış protokol paketleridir.

Elektromanyetik İndüksiyon Çalışma Prensibi:
Şarj pedi (Transmitter), adaptörden aldığı DC voltajı yüksek frekanslı alternatif akıma (AC ~110 kHz – 205 kHz) çevirerek TX bobininde değişken bir manyetik alan (Magnetic Field) oluşturur. Bu değişken manyetik alan, telefonun arkasındaki RX bobininde bir AC voltaj indükler.

2. Transmitter (Verici / Şarj Padi) Katmanı ve Güç MOSFET Yapısı (Q1, Q2, L1, C1-C3, TX IC)

Transmitter katmanı, harici adaptörden (5V, 9V veya 12V QC/PD şarj aleti) beslenir ve şu bileşenlerden oluşur:

1. Input Filtering & Control (5V/9V/12V Input, CIN, L1):
Besleme hattındaki parazitleri süzmek için CIN giriş kondansatörleri ve L1 filtre bobini kullanılır.

2. Power MOSFETs (Q1, Q2 Push-Pull / Half-Bridge Driver):
TX Wireless Charging IC (Controller) tarafından sürülerek DC voltajı yüksek frekanslı AC akıma dönüştürür.

3. Resonant Capacitors (C1, C2, C3 & TX Coil):
5uH ~ 30uH indüktans değerine sahip Litz Wire (düşük DCR dirençli çoklu damarlı tel) TX bobini ile C2 ve C3 rezonans kondansatörleri birleşerek seri rezonans devresi (LC Circuit) oluşturur. Rezonans frekansında güç iletim verimi maksimuma ulaşır.

4. Controller IC & MCU (TX Controller, Status LED, COMM):
Status LED şarj durumunu gösterir; COMM pinleri ise alıcıdan gelen haberleşme sinyallerini dinleyerek frekansı ve gücü dinamik olarak ayarlar.

3. Receiver (Alıcı / Cihaz Tarafı) Katmanı ve İndüktif Aktarım Prensibi (RX Coil, Resonant Capacitors, RX IC, Rectifier)

Akıllı telefon anakartında yer alan alıcı devresi, indüklenen AC gerilimi doğru akıma (DC) çevirerek bataryaya aktarır:

1. RX Coil (Receiver Coil):
5uH ~ 30uH indüktansa sahip esnek ferrite levhalı Litz wire bobindir. Magnetik alanı toplayarak AC voltaj üretir.

2. Resonant Capacitors (C1, C2, C3, CIN):
Alıcı tarafındaki rezonansı ve empedans uyumunu sağlayarak enerji transferini optimize eder.

3. RX Wireless Charging IC (Rectifier & Regulator Integrated Circuit):
– Synchronous Rectifier (Köprü Doğrultucu): İndüklenen yüksek frekanslı AC gerilimi doğru akıma (Unregulated DC) çevirir.
– LDO / Buck Regulator: Regüle edilmemiş gerilimi stabil 5V, 9V veya 12V VOUT seviyesine düşürür.
– Charge Controller Interface: Regüle edilen VOUT gerilimi PMIC veya ikincil Şarj Entegresine (Charging IC) gönderilerek VBAT (3.7V – 4.4V) batarya dolumu gerçekleştirilir.

4. ASK / FSK Dijital Haberleşme Protokolü ve Güç Pazarlığı (Power Negotiation & Feedback)

Kablosuz şarj sisteminde verici ile alıcı arasında fiziki bir kablo yoktur. Haberleşme, indüktif alan üzerinden genlik ve frekans kaydırmalı anahtarlama (ASK / FSK Modulation) ile gerçekleştirilir.

Haberleşme Akışı ve Güç Pazarlığı:
1. Ping Phase (İlk Temas): TX pedi kısa süreli sinyal göndererek yakında bir RX bobini olup olmadığını tarar.
2. Identification & Configuration (Kimlik Doğrulama): RX IC, ASK modülasyonu kullanarak (COMM pini üzerinden akım yükünü değiştirerek) TX tarafına cihaz kimliğini ve güç ihtiyacını (5W BPP / 15W EPP) bildirir.
3. Power Transfer & Control Loop: Şarj esnasında RX tarafı her 250ms de bir paket gönderir. Cihaz ısınırsa veya pil dolarsa TX tarafına “Gücü Düşür” veya “Şarjı Kes” komutu iletir.
4. FOD (Foreign Object Detection): Şarj pedi ile telefon arasına bozuk para veya metal girdiğinde, ASK sinyalindeki sapmadan metal nesne algılanır ve yangın riskine karşı sistem kapatılır.

5. Alıcı Tarafı (Phone Side) Test Noktaları, Voltaj Değerleri ve Sinyal Şekilleri (VIN, RECT, VOUT, BOOT, COMM, VBAT)

Kablosuz şarj çalışmayan bir telefonun anakartında multimetre ve osiloskop ile ölçülecek kritik test noktaları ve beklenen nominal değerler şunlardır:

6. Sık Karşılaşılan Kablosuz Şarj Arızaları, Kök Nedenleri ve Uzman Servis Çözüm Yöntemleri

Teknik servis masasında karşılaşılan 5 temel kablosuz şarj arızası ve çözümleri:

1. Cihaz Hiç Şarj Olmuyor (Not Charging):
– Kök Neden: RX bobin kopukluğu (açık devre), bobin lehimlerinde çatlak veya RX IC entegresinin yanması.
– Çözüm: RX bobini multimetre ile direnç modunda ölçün (düşük DCR ~0.2Ω – 1Ω olmalıdır). Orijinal bobin lehimlenmeli, harici voltaj yoksa RX IC değiştirilmelidir.

2. Yavaş Şarj Oluyor (Slow Charging):
– Kök Neden: Cihaz kılıfının kalın olması (hizalama hatası), adaptörün yetersiz olması (5V 1A) veya RX rezonans kondansatörlerinde (C1, C2) sızıntı/kapasite kaybı.
– Çözüm: QC 3.0 / PD 20W+ adaptör kullanılmalı, anakarttaki C1, C2 rezonans kondansatörleri LCR metre ile ölçülmelidir.

3. Aşırı Isınma ve Şarjın Kesilmesi (Over Heating):
– Kök Neden: RX IC entegresinde iç kısa devre, termal pad kuruması veya bobin altındaki ferrit tabakanın kırık olması.
– Çözüm: RX IC çevresi termal kamera ile taranmalı, kaçak çeken komponent değiştirilmeli ve termal pad yenilenmelidir.

4. Şarj Kesikli Başlayıp Duruyor (Charging Stops Intermittently):
– Kök Neden: ASK/FSK haberleşme hattı (COMM) üzerindeki kaplin kondansatörlerinin arızalanması veya sıcaklık sensörü (NTC) hatası.
– Çözüm: COMM hattı osiloskop ile taranmalı, dijital sinyal paketleri incelenmelidir.

5. Çıkış Gerilimi Yok (VOUT = 0V / Short Circuit):
– Kök Neden: VOUT besleme hattındaki filtre kondansatörlerinde (COUT) tam kısa devre veya RX IC LDO katı arızası.
– Çözüm: VOUT hattı diyot modunda şaseye karşı ölçülür. Kısa devreli kondansatör dumanlama/termal kamera ile bulunup değiştirilir.

7. Teknik Servis Masasında Ölçü Aletleri ve Osiloskop İle Adım Adım Onarım Algoritması

Arızalı kablosuz şarj devresini onarmak için uzman tamir protokolü:

Adım 1: RX Bobin Fiziksel ve Diyot Modu Ölçümü
RX bobin soketinden bacaklar sökülür. Bobin uçları arası direnç (~0.5Ω) ve şaseye karşı diyot modu değeri ölçülür. Açık devre varsa bobin değişir.

Adım 2: VIN ve RECT Voltaj Kontrolü
Cihaz çalışan bir kablosuz şarj pedine konur. RX IC girişindeki VIN noktasında ~5V-20V AC ve RECT noktasında ~5V-20V DC ham voltaj okunmalıdır.

Adım 3: VOUT Regüle Çıkış Kontrolü
RECT voltajı varsa fakat VOUT = 0V ise RX IC pini kontrol edilir. VOUT hattında kısa devre yoksa RX Wireless Charging IC entegresi sökülüp yenisi lehimlenir.

Adım 4: COMM Dijital Sinyal Analizi
Şarj başlama anında COMM pini osiloskopa bağlanır. ASK/FSK dijital kare dalga modülasyon paketleri gözlemlenmelidir.

Hazırlayan: Mert Cep Telefonu Tamir Kursu | iPhone & Android Anakart Tamir İhtisas Eğitimi | www.ceptelefonutamirkursu.com

📊 Referans Voltaj ve Ölçüm Tablosu

🔧 Adım Adım Arıza Teşhis ve Çözüm Rehberi