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快充滚入汽车驾驶舱,

发布时间:2023-07-28 17:56:22编辑:温柔的背包来源:

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.分析50W车载手机无线充电方案

电子发烧友网报道(文/李成)随着手机无线充电技术的发展,如今的无线充电功率和有线充电功率已经没有太大区别。此外,近年来无线充电的设计和生产成本降低,无线充电功能成为中高端手机的标配。根据无线电源联盟(WPC)的数据,2021年,至少每三部智能手机中就有一部具备Qi无线充电协议,预计2022年具备无线充电功能的智能手机将超过10亿部。

与有线充电相比,无线充电技术在车辆应用领域具有非常突出的优势。据高科智能汽车研究院监测数据统计,去年全国新车前装手机无线充电模块358.35万个,同比增长120.43%,前装率17.57%。预计今年承载量将超过500万。随着手机无线充电技术的快速普及,应用场景进一步扩大,蓬勃发展的汽车行业也成为新的发展轨迹。

各大芯片厂商也非常看好这个市场,竞相推出可以安装在汽车平台上的手机无线充电解决方案。南信车载RTx 50W解决方案南信是国内手机充电芯片主流供应商之一,客户群体中不乏小米、OPPO、vivo、华为等国产手机头部玩家。之所以受到各大厂商的青睐,一个主要原因是其核心团队多来自TI、ADI、凌特、飞思卡尔、李坤等知名半导体厂商,在电源管理芯片领域积累了十多年的经验。

也正是因为这种实力,才陆续获得了安科、OPPO、Intel Capital等公司的多轮融资。截至目前,南芯在手机充电领域已经细分出DCDC、电荷泵、协议芯片、无线充电等几条产品线。随着汽车市场新兴应用和机遇的出现,南新在加大技术研发的同时,不断拓展在汽车领域的应用,加速向汽车前装市场渗透。

今年1月,南芯陆续向市场推出三款车标无线充电芯片SC8701Q、SC8101Q、SC5003Q,输出功率从15W到50W不等。3月,南芯推出50W无线充电Tx芯片SC9621,可应用于受电端,与之前的发射芯片形成完整的产品组合。

南芯带来的车规无线充电芯片是同步降压转换器SC8101Q、同步升压控制器SC8701Q和无线发射机的模拟前端SC5003Q。通过这三个芯片的组合,可以实现车载无线充电模块与汽车电池供电电压的兼容,通过SC8101Q SC5003Q MCU构建15W无线充电解决方案,SC8701Q 50W Tx MCU构成50W无线充电。

SC8101Q SC5003Q MCU 15W车载无线解决方案该方案面向无线充电应用,最大输出功率15W。由于南信没有自主研发的MCU,本设计采用恩智浦的WCT2013A作为无线充电模块的主控芯片,用来调节SC8101Q的升压和降压电压,然后将调节后的电压传输到无线充电发射器供电。

(SC8701Q SC5003Q恩智浦WCT2013A无线充电方案演示)

其中SC8101Q在本设计中主要负责降压输出,电压等级为32V。考虑到汽车启动时电压不稳导致器件击穿,南新将其最大耐受电压水平提升至40V,同时在器件内置了导通电阻为45m的上管和导通电阻为35m的下管,以保证功率传输过程中的转换效率。

SC5003Q是一款高效的无线电力传输模拟前端,支持最大20W的功率。在无线充电应用中,无线充电的发射器和接收器之间的协议通信在这里完成。

SC8701Q 50W Tx MCU 50W无线充电解决方案在本次设计中,主要采用了南芯的同步升压控制器SC8701Q。该控制器支持2.7V至36V的超宽电压输入范围,可满足车载电池的全电压输出范围,输出电压可通过PWM在2V至36V之间动态调整。芯片内置四个10V/2A开关驱动器,降低了电路设计的难度,通过内部集成为MOSFET带来了更高的效率。

来源:南芯在主控MCU和功率发射器中没有给出具体的芯片参考。50W无线充电接收芯片除了无线充电功率发射器的解决方案,南芯最近还推出了一款用于接收端的功率接收芯片SC9621。这个芯片是集接收和发射功能于一体的无线充电芯片。最高可支持50W的无线受电和15W的反向输出功能。反向输出功能可以通过GUI写Tx指令实现。来源:南新

据介绍,该芯片的内置的整流桥由4颗MOS管组成,而非传统的二极管设计,得益于MOS管导通电阻小的特点,能够有效降低功率接收时的系统功耗,提升系统转换效率,减少手机在使用无线充电时的发热量。类似的整流桥设计在苹果去年推出的140W PD快充中也有使用,不同之处在于苹果的PD快充只采用了两颗MOS管。

图源:南芯半导体

上图为基于SC9621的demo在输出功率为5W时的无线充电测试,通过观察可以看出当功率发射器为5V/1A 5W时,SC9621可以接收到4.96W的功率,转换效率竟高达99%。

图源:南芯

上图为当输出电压为18V/3.359A 60W时,基于SC9621的demo能够接收到19.81V/2.50A 49.52W的功率。通过计算得出,功率转换效率可达82.5%。结语自去年工信部发布的无线充电设备无线电管理暂行规定中明确指出,50W为无线充电最高上限以来,各大芯片厂商都开始走务实路线,不再寻求功率上的突破,而是在技术与转换效率方面继续深研。

南芯通过4个MOS管构建的同步整流桥,很好的提高了系统的转换效率,让无线充电的发展更进一步。

以上知识分享希望能够帮助到大家!