不過經驗告訴我們,告別了標準的困擾,接下來很快就會進入到硬碰硬的競爭,大家勢必會在一些核心的性能指標上展開角力。
其中,功率一定會是一個核心的競爭焦點。以往充電功率低,一直是無線充電的軟肋,特別是有線充電前幾年打出了一波“快充”攻勢之后,目前主流的有線快充功率都是在20W上下,而無線充電還在5W徘徊。
實際上早在2015年,WPC公布的新一代Qi標準已經支持最高15W的中等功率充電,理論上這已經可以與有線快充技術比肩。但也許是受到無線充電市場整體趨勢的影響,在過去兩年中市場上相關的產品和方案并不活躍。
而在蘋果宣布推出采用定頻調壓架構、7.5W的無線充電方案之后,中等功率無線充電市場似乎被激活了,各個廠家更大功率的無線充電方案都在躍躍欲試,希望能夠在市場競逐中爭得好位置。
圖1,無線充電系統示意圖(圖片來源:IDT)
在無線充電解決方案中,發射和接收控制器處于核心的地位,所以各個深耕Qi無線充電標準的廠商,也都以此類產品為龍頭,來帶動整個參考解決方案的開發。
我們從市場中選取了幾個最具代表性的15W Qi無線充電產品和方案,從中和大家一起體會行業發展的脈動。
今年3月8日,WPC發布了最新的Qi標準版本V1.2.4,新版本不僅將認證標準統一為以前針對中功率充電的EPP(Extended Power Profile)規范,也更為關注產品和方案在充電穩定性、充電效率、FOD、對手機的干擾等方面的性能表現,這被視為無線充電技術和市場升級的一個標志。對于這種技術演進的預判和響應,也已經體現在以下這些產品和方案中,值得細細品味。
新唐科技
新唐科技基于其Mini55 32位MCU開發出符合Qi標準EPP規范的發射端解決方案。Mini55內置ARM Cortex-M0內核,有豐富外設資源,可靈活增添功能,具備高性能、低功耗的優點,主要負責解碼接收端發送的信號,據此調整脈寬調制信號(PWM)的頻率,控制諧振電路之頻率改變充電電流,從而滿足發射端的要求,增加了動態功率調整功能,當輸入功率不足時,也能保證充電。
該方案符合Qi V1.1.2 A11標準,兼容Qi標準接收器,具有金屬異物檢測功能 (FOD)、過溫與限流等保護功能,確保使用者安全。
圖2,新唐科技的15W Qi無線充電發射端解決方案(圖片來源:安富利)
IDT
很多專注于無線充電領域的公司,通常會推出發射端+接收端的整體解決方案。比如下面這款參考設計就是基于IDT的發射控制器P9242-R和接收控制器P9221-R開發的15W無線充電完整解決方案。
P9242-R是一款為15W電磁感應無線充電應用而設計的符合WPC 1.2標準的高集成度發射端控制器,可以在4.25V至21V的寬輸入電壓范圍內工作,實現86%的端對端效率。
它內置ARM Cortex-M0內核、FOD功能、全橋驅動器和片內同步電源和電源檢波功能,通過一個I2C借口去讀取外部反饋的電壓、電流和故障狀態信息,以做出及時精準的調控。
圖3,基于IDT P9242-R的15W Qi無線充電發射端方案框圖(圖片來源:安富利)
圖4,基于IDT P9242-R的15W Qi無線充電發射端方案實物圖(圖片來源:安富利)
與P9242-R配對使用的是P9221-R接收端控制器,用于將AC電源信號整流為9-12V的DC輸出電源。該器件集成了低RDS(ON)的同步整流器和超低壓差的穩壓器,實現了高效率。
該器件也是通過一個內置的ARM Cortex-M0內核來完成接收端和發射端之間的匹配優化,可以實現可編程的輸出電壓設定(包括5V、9V和12V)。支持15W中功率無線充電的特性使得該器件適用于需要快充功能的手機、平板電腦、醫療設備和其他配件。
圖5,基于IDT P9221-R的15W Qi無線充電接收端方案框圖(圖片來源:安富利)
圖6,基于IDT P9242-R的15W Qi無線充接收端方案實物圖(圖片來源:安富利)
STMicroelectronics
意法半導體(STMicroelectronics)也是一家積極跟進無線充電動向的公司。因應Qi標準的更迭,ST推出了支持EPP規范的15W發射端控制器STWBC-EP,該控制器的待機功耗僅16mW,端到端的效率能夠達到80%,此外位置檢測、FOD、Q因數測量的功能也一應俱全。
STWBC-EP集成有一個DC/DC升壓轉換器和控制器,以及Qi充電算法固件,開發者無需在設計中集成軟件和使用額外微控制器,即可完成方案設計。
DC/DC轉換器和控制器協同產生輸出功率和控制信號,傳送到外部半橋功率級,用于驅動充電發射電路天線。該架構讓設計人員能夠靈活地優化外部半橋及相關柵極驅動器,支持5~12V的電源電壓,確保兼容USB快充。
圖7,基于ST STWBC-EP的Qi無線充電發射端參考設計(圖片來源:安富利)
在接收端,ST的方案是基于15W接收控制器芯片STWLC33。這款電磁感應式無線充電接收器可以同時支持Qi 1.2和AirFuel感應式無線充電兩種協議,而且可以根據需要將自己的“角色”由接收器切換為發射器模式,為其他設備供電。該芯片還集成了高效率同步整流器、低壓差線性穩壓器以及輸入電壓調節環路,可實現的系統總效率高達80%。
圖8,STWLC33接收控制器系統框圖(圖片來源:安富利)
NXP是最早投身于15W Qi標準制定和技術方案開發的廠商,所以提到更高功率的無線充電方案顯然不會缺席。以下圖8所示,是由Avnet開發的兩款中功率無線充電發射端解決方案,其采用的就是NXP的MWCT10xx發射控制器。
它們都支持最新的Qi MP v1.2.4標準,并向下兼容以前的低功率無線充電標準版本。方案A可以支持高至15W的無線充電功率,方案B則可支持蘋果的7.5W以及三星的10W無線快充功能,為開發者提供更多的選擇。
圖9,基于NXP MWCT10xx的中功率Qi無線充電發射控制端方案(圖片來源:安富利)
在上述的方案中,同樣體現出安富利充分利用優勢資源的設計整合能力,從下列的BOM中,我們可以看到一眾優質芯片供應商的產品都被囊括其中。
表1,方案A核心元器件BOM
表2,方案B核心元器件BOM
總之,15W的無線“快充”時代已經來臨,此時備足糧草、積極應戰已經是想要淘金無線充電市場的玩兒家必然的選擇。從我們粗粗的盤點來看,今后技術、市場上演的戲碼,應該是看點十足。
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原文標題:無線“快充”駕到:15W無線充電方案盤點
文章出處:【微信號:AvnetAsia,微信公眾號:安富利】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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