随着市面上支持无线充电的手机及其他终端越来越多，无线充电需求不断释放，并逐渐渗透到汽车前装市场。一直深耕于充电领域的南芯半导体，在持续加大无线充电研发投入的同时，于近期推出了三颗车规级芯片SC8701Q/SC8101Q/SC5003Q,覆盖功率从15W到50W, 为车载无线充电方案国产化贡献力量。



车载无线充电Block Diagram


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车载无线充电的原理框图如图所示，由一颗宽电压输入的DCDC, 一颗无线充电发射端(集成Power Stage)，一颗通用MCU和一颗高压LDO组成。无线充电发射端将IDM/VDM/ISNS信号送给MCU, MCU根据设备端所需功率，一方面通过PWM或者I2C调节DCDC的电压，一方面调节发射端内部Power Stage的工作占空比，从而调节发射端的输出功率。这里LDO用来给MCU供电，是optional选项，也可由无线充电发射端内部集成的buck来实现。

目前车载无线充电功率等级主要分为15W及40W/50W，比例约为3:1。15W功率等级根据不同应用，前级DCDC又可以分为buck 和 buck-boost两种拓扑。


乘用车铅酸电池电压典型值为12V，但会在9V-16V波动，因此可以分为三种情形：

(1) 在部分车型的15W无线充电应用中，当电池电压低于12V时，系统会降低无线充电模块的功率，因此前级的DCDC用一颗buck converter就可以实现。

(2) 在大部分车型的15W无线充电应用中，要求整个电池电压波动过程中都要有15W的功率输出，这时前级DCDC就需要用一颗buck-boost芯片来实现。

(3) 在40W/50W 的无线充电应用中，发射端的电压需要达到20V，因此也需要一个buck-boost 芯片来实现。

南芯半导体凭借其在电源充电管理的深厚积累，已于近期推出

  • SC5003Q(20V Wireless Power Transmitter)

  • SC8101Q(32V/5A buck-converter)

  • SC8701Q(36V buck-boost controller) 

来覆盖这一块市场。根据不同的功率等级和支持的电池电压范围，我们可以大致分为三类：

目标市场

支持电池电

压范围

解决方案
15W无线充电VBAT > 12VSC8101Q+SC5003Q+MCU
15W无线充电整个电池电压范围SC8701Q+SC5003Q+MCU
50W无线充电整个电池电压范围SC8701Q+50W TX+MCU

#1  车规级高效率同步降压变换器-SC8101Q

性能控制器、低阻抗GaN

SC8101Q 是一颗车规级32V/5A同步降压变换器, 支持40V的最高绝对耐压。集成45mΩ/35mΩ 上下开关管和90uA的静态电流使得其在整个负载范围内都可以获得理想的转换效率。Flip-Chip QFN的封装，可以消除内部Bonding Wire在开关节点上带来的震荡，从而获得较好的EMI性能。


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#2  车规级集成全桥Power Stage的高效率无线TX – SC5003Q
性能控制器、低阻抗GaN

SC5003Q 是南芯推出的车规级高度集成的无线功率发射机模拟前端，包含实现WPC兼容发射机所需的所有模拟组件。同时SC5003Q集成了高精度的Q值检测功能，可以轻松实现异物检测功能，与发射机控制器一起创建高性能无线功率发射机，并符合WPC V1.2.4  EPP和BPP规范。该无线功率发射机模拟前端已通过AEC-Q100 Grade1 认证。


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(SC8101Q+SC5003Q 无线充电方案Demo)

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#3  车规级高效率同步升降压控制器 - SC8701Q

性能控制器、低阻抗GaN
SC8701Q 是一颗同步4功率管buck-boost控制器，输出电压能够高于，等于或低于输入电压，超高的转换效率能够有效提升系统的热性能。SC8701Q支持超宽的输入及输出电压，输入电压2.7V至36V，输出电压2V至36V；采用了10V/2A MOSFET驱动器，最大限度地使用外部MOSFET以获得高效率。SC8701Q支持输入电流限流，输出电流限流，过温保护以确保芯片能正常工作在各种异常情况。SC8701Q的输出电压及输入输出电流限流可通过PWM信号动态调整，开关频率为200KHz至600KHz可调，客户可灵活的依据系统需求进行相应设计。
除了无线充电应用外，SC8701Q还可以应用在60W有线快充和ADAS的360°环视系统的ECU中给Camera供电。该同步升降压控制器已通过AEC-Q100 Grade1 认证。


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(SC8701Q+SC5003Q+NXP WCT2013A无线充电方案Demo)






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