隨著市面上支持無(wú)線(xiàn)充電的手機(jī)及其他終端越來(lái)越多，無(wú)線(xiàn)充電需求不斷釋放，并逐漸滲透到汽車(chē)前裝市場(chǎng)。一直深耕于充電領(lǐng)域的南芯半導(dǎo)體，在持續(xù)加大無(wú)線(xiàn)充電研發(fā)投入的同時(shí)，于近期推出了三顆車(chē)規(guī)級(jí)芯片SC8701Q/SC8101Q/SC5003Q,覆蓋功率從15W到50W, 為車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電方案國(guó)產(chǎn)化貢獻(xiàn)力量。

車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電Block Diagram

車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電的原理框圖如圖所示，由一顆寬電壓輸入的DCDC, 一顆無(wú)線(xiàn)充電發(fā)射端(集成Power Stage)，一顆通用MCU和一顆高壓LDO組成。無(wú)線(xiàn)充電發(fā)射端將IDM/VDM/ISNS信號(hào)送給MCU, MCU根據(jù)設(shè)備端所需功率，一方面通過(guò)PWM或者I2C調(diào)節(jié)DCDC的電壓，一方面調(diào)節(jié)發(fā)射端內(nèi)部Power Stage的工作占空比，從而調(diào)節(jié)發(fā)射端的輸出功率。這里L(fēng)DO用來(lái)給MCU供電，是optional選項(xiàng)，也可由無(wú)線(xiàn)充電發(fā)射端內(nèi)部集成的buck來(lái)實(shí)現(xiàn)。

目前車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電功率等級(jí)主要分為15W及40W/50W，比例約為3：1。15W功率等級(jí)根據(jù)不同應(yīng)用，前級(jí)DCDC又可以分為buck 和 buck-boost兩種拓?fù)洹?

乘用車(chē)鉛酸電池電壓典型值為12V，但會(huì)在9V-16V波動(dòng)，因此可以分為三種情形：

(1) 在部分車(chē)型的15W無(wú)線(xiàn)充電應(yīng)用中，當(dāng)電池電壓低于12V時(shí)，系統(tǒng)會(huì)降低無(wú)線(xiàn)充電模塊的功率，因此前級(jí)的DCDC用一顆buck converter就可以實(shí)現(xiàn)。

(2) 在大部分車(chē)型的15W無(wú)線(xiàn)充電應(yīng)用中，要求整個(gè)電池電壓波動(dòng)過(guò)程中都要有15W的功率輸出，這時(shí)前級(jí)DCDC就需要用一顆buck-boost芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(3) 在40W/50W 的無(wú)線(xiàn)充電應(yīng)用中，發(fā)射端的電壓需要達(dá)到20V，因此也需要一個(gè)buck-boost 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。

南芯半導(dǎo)體憑借其在電源充電管理的深厚積累，已于近期推出

SC5003Q(20V Wireless Power Transmitter)

SC8101Q(32V/5A buck-converter)

SC8701Q(36V buck-boost controller)

來(lái)覆蓋這一塊市場(chǎng)。根據(jù)不同的功率等級(jí)和支持的電池電壓范圍，我們可以大致分為三類(lèi)：

1.車(chē)規(guī)級(jí)高效率同步降壓變換器-SC8101Q

SC8101Q 是一顆車(chē)規(guī)級(jí)32V/5A同步降壓變換器, 支持40V的最高絕對(duì)耐壓。集成45mΩ/35mΩ 上下開(kāi)關(guān)管和90uA的靜態(tài)電流使得其在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都可以獲得理想的轉(zhuǎn)換效率。Flip-Chip QFN的封裝，可以消除內(nèi)部Bonding Wire在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)上帶來(lái)的震蕩，從而獲得較好的EMI性能。

2.車(chē)規(guī)級(jí)集成全橋Power Stage的高效率無(wú)線(xiàn)TX – SC5003Q

SC5003Q 是南芯推出的車(chē)規(guī)級(jí)高度集成的無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射機(jī)模擬前端，包含實(shí)現(xiàn)WPC兼容發(fā)射機(jī)所需的所有模擬組件。同時(shí)SC5003Q集成了高精度的Q值檢測(cè)功能，可以輕松實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)功能，與發(fā)射機(jī)控制器一起創(chuàng)建高性能無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射機(jī)，并符合WPC V1.2.4 EPP和BPP規(guī)范。該無(wú)線(xiàn)功率發(fā)射機(jī)模擬前端已通過(guò)AEC-Q100 Grade1 認(rèn)證。

(SC8701Q+SC5003Q+NXP WCT2013A無(wú)線(xiàn)充電方案Demo)

3.車(chē)規(guī)級(jí)高效率同步升降壓控制器 - SC8701Q

SC8701Q 是一顆同步4功率管buck-boost控制器，輸出電壓能夠高于，等于或低于輸入電壓，超高的轉(zhuǎn)換效率能夠有效提升系統(tǒng)的熱性能。SC8701Q支持超寬的輸入及輸出電壓，輸入電壓2.7V至36V，輸出電壓2V至36V;采用了10V/2A MOSFET驅(qū)動(dòng)器，最大限度地使用外部MOSFET以獲得高效率。SC8701Q支持輸入電流限流，輸出電流限流，過(guò)溫保護(hù)以確保芯片能正常工作在各種異常情況。SC8701Q的輸出電壓及輸入輸出電流限流可通過(guò)PWM信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整，開(kāi)關(guān)頻率為200KHz至600KHz可調(diào)，客戶(hù)可靈活的依據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。

除了無(wú)線(xiàn)充電應(yīng)用外，SC8701Q還可以應(yīng)用在60W有線(xiàn)快充和ADAS的360°環(huán)視系統(tǒng)的ECU中給Camera供電。該同步升降壓控制器已通過(guò)AEC-Q100 Grade1 認(rèn)證。

(SC8701Q+SC5003Q+NXP WCT2013A無(wú)線(xiàn)充電方案Demo)