近年來，無線充電技術的快速普及使得應用場景一再擴大，而蓬勃的汽車產(chǎn)業(yè)理所當然成為了無線充電技術的新的發(fā)展賽道。現(xiàn)如今，大部分整車廠都設置了汽車無線充電模塊，快充內(nèi)卷至汽車座艙，汽車未來化離不開無線充電模塊，南芯半導體一直深耕于電源管理，在消費電子和工業(yè)領域深受市場青睞，于2020年正式進入汽車領域，已正式推出如：SC8701Q/SC8101Q/SC5003Q等數(shù)款車規(guī)級芯片，通過通過AEC-Q100 Grade1 認證，覆蓋功率從5W到50W， 為車載無線充電方案國產(chǎn)化貢獻力量。

車載無線充電的原理框圖如下圖所示，由一顆寬電壓輸入的DCDC， 一顆無線充電發(fā)射端（集成Power Stage），一顆通用MCU和一顆高壓LDO 組成。無線充電發(fā)射端將IDM/VDM/ISNS信號送給MCU， MCU 根據(jù)設備端所需功率，一方面通過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LDO 用來給MCU 供電，是optional 選項，也可由無線充電發(fā)射端內(nèi)部集成的buck來實現(xiàn)。

目前車載無線充電功率等級主要分為15W及40W/50W，比例約為3:1。15W 功率等級根據(jù)不同應用，前級DCDC 又可以分為buck 和buck-boost 兩種拓撲。

乘用車鉛酸電池電壓典型值為12V，但會在9V-16V波動，因此可以分為三種情形：

（1） 部分車型的15W 無線充電應用中，當電池電壓低于12V時，系統(tǒng)會降低無線充電模塊的功率，因此前級的DCDC 用一顆buck converter 即可實現(xiàn)。

（2） 大部分車型的15W 無線充電應用中，要求整個電池電壓波動過程中都要有15W 的功率輸出，這時前級DCDC 就需要用一顆buck-boost 芯片來實現(xiàn)。

（3） 40W/50W 的無線充電應用中，發(fā)射端電壓需要達到20V，因此也需要一個buck-boost 芯片來實現(xiàn)。

南芯半導體憑借多年在電源充電管理的深厚積累，已推出3款產(chǎn)品來覆蓋這一市場：

SC5003Q （20V Wireless Power Transmitter）

SC8101Q （32V/5A buck-converter）

SC8701Q （36V buck-boost controller）

適配套方案如下：

目標市場支持電池

電壓范圍解決方案

15W

無線充電VBAT 》 12VSC8101Q+SC5003Q+MCU

15W

無線充電整個電池

電壓范圍SC8701Q+SC5003Q+MCU

50W

無線充電整個電池電壓范圍SC8701Q+50W TX+MCU

車規(guī)級高效率無線TX– SC5003Q

SC5003Q 是南芯推出的車規(guī)級高度集成的無線功率發(fā)射機模擬前端，包含實現(xiàn)WPC 兼容發(fā)射機所需的所有模擬組件。同時SC5003Q 集成了高精度的Q 值檢測功能，可以輕松實現(xiàn)異物檢測功能，與發(fā)射機控制器一起創(chuàng)建高性能無線功率發(fā)射機，并符合WPC V1.2.4 EPP 和BPP 規(guī)范。該無線功率發(fā)射機模擬前端已通過AEC-Q100 Grade1 認證。

車規(guī)級高效率同步降壓變換器– SC8101Q

SC8101Q 是一顆車規(guī)級32V/5A 同步降壓變換器， 支持40V的最高絕對耐壓。集成45mΩ/ 35mΩ 上下開關管和90uA 的靜態(tài)電流使得其在整個負載范圍內(nèi)都可以獲得理想的轉換效率。Flip-Chip QFN 的封裝，可以消除內(nèi)部Bonding Wire在開關節(jié)點上帶來的震蕩，從而獲得較好的EMI性能。

車規(guī)級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 MOSFE T驅(qū)動器，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，過溫保護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PWM 信號動態(tài)調(diào)整，開關頻率為200KHz 至600KHz 可調(diào)，客戶可靈活的依據(jù)系統(tǒng)需求進行相應設計。

除無線充電應用外，SC8701Q 還可應用在60W 有線快充和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AEC-Q100 Grade1 認證。

小 結

目前，南芯半導體車規(guī)級無線充電芯片已正式進入多家整車廠，如：上汽通用、比亞迪、長安、現(xiàn)代、福特、吉利、長城、一汽紅旗、一汽捷達、奇瑞、零跑汽車等主流汽車品牌。