車載無線充電源芯片集成化解決方案

隨著用戶對充電便捷性要求的提高，車載手機無線充電技術(shù)成熟度更高。在汽車上大規(guī)模的應(yīng)用，避免了駕駛?cè)寺耦^尋找插孔、分辨接口與充電線的行為，提高行車安全性。在設(shè)計上與汽車內(nèi)飾成為一體，美觀實用。

據(jù)高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2021年中國市場乘用車新車前裝標配搭載手機無線充電模塊功能上險量為358.35萬輛，同比增長120.4%，前裝搭載率為17.57%。2022年預(yù)計搭載率25%。

車載無線充在設(shè)計上一般涉及控制芯片、磁吸線圈、傳感器、電源管理等幾個模塊。在選擇無線充模塊時需要關(guān)注充電效率、安全性及兼容性。

充電效率

如果充電效率低，將影響用戶的使用體驗。因此研發(fā)人員需要關(guān)注充電器的功率、傳輸距離、傳輸效率、熱損失等因素，以提高充電效率。

安全性

需要考慮到電池過熱、短路、過充等問題，以確保產(chǎn)品的安全性。還需考慮電磁輻射等問題，以避免不良影響。

兼容性

需要考慮到不同設(shè)備的充電需求和充電方式，兼容不同品牌、不同型號的手機和其他設(shè)備。

目前車載無線充電方案的主流以15W以下方案為主。本文將以15W以下的系統(tǒng)解決方案為例詳細說明 電源管理芯片選型時的重要指標。

1輸入功率變換器

在無線充應(yīng)用中輸入功率變換器的低壓差直通模式是標配，低壓差直通意味著 高效與低EMI 。

定義一個輸入電壓范圍，在該范圍內(nèi)輸入電壓可以直接傳遞到降壓-升壓穩(wěn)壓器的輸出端。這樣做的好處是沒有開關(guān)動作，電路效率非常高，且沒有音頻噪聲。輸出紋波和正常降壓模式幾乎無差別。

SCT2462Q和SCT9431Q兩款車規(guī)降壓變換器，都支持低壓差直通模式。SCT2462Q可用于15W的方案，支持6A輸出、最高耐壓可達42V；采用第二代低壓差直通技術(shù)，可以支持更低的輸入輸出電壓差（最大占空比99.3%），有效拓展無線充功率發(fā)射級的輸入電壓范圍。SCT9431Q可用于10W的方案，支持3A輸出，最高耐壓可達42V。

圖為 SCT2462Q5V轉(zhuǎn)5V帶載3A的占空比

同時，芯洲特有的 多級柵級驅(qū)動專利技術(shù) ，可有效的抑制開關(guān)結(jié)點的開關(guān)振鈴，更容易通過相關(guān)的EMI測試。以下是SCT2462EVM板實測，從波形上看，SCT2462滿載時，上管開通的振鈴過沖僅3.4V，且沒有多次振蕩，關(guān)斷時波形非常干凈。

SCT2462EVM：12V輸入，5V/6A滿載輸出，開關(guān)節(jié)點SW的波形（圖2為細節(jié)）

2CAN和MCU的供電方案

目前市場上最常用的CAN通訊接口器件大多都是采用5V供電，而大部分的MCU供電電壓從5V降低到了3.3V供電，可采用SCT2600Q（0.6A輸出降壓變換器）及SCT71403Q（300mA LDO）。

SCT2600Q是車規(guī)級的一級電源，Vinmax=60V，支持2.1MHz開關(guān)頻率，可避免對車載AM（540 KHz－1600KHz ）頻段的干擾，輕載工作模式PSM，大大提高了 輕載效率 ，在負載4mA時，效率大于80%。

SCT71403Q是車規(guī)級的一級LDO，VINmax = 42V，VOUT = 3.3V or5 V，Imax = 300Ma，待機電流僅2.4uA，自身身集成了OCFB（過流折回）/OTP/UVLO/PG等電壓電流檢測及保護功能，有效地保護了輸出負載短路大電流等情況，提高了用戶使用的 安全可靠性 。極低的待機電流大大 降低了整機的待機功耗 ，非常適合常待機應(yīng)用場合。

3無線充電發(fā)射端功率級

無線充電按照技術(shù)路線，大概分為三種類型。第一種為電磁感應(yīng)，第二種是電磁諧振，第三種事無線電波。三種路線都有相應(yīng)的標準和組織在推進，推進市場應(yīng)用及標準化。

現(xiàn)在Qi的電磁感應(yīng)方式占據(jù)主流，遵循Qi標準的發(fā)射端和接收端的方案愈加完善。在發(fā)射級的性能方面，主要關(guān)注幾點：

3.1工作電壓范圍：3v-15v

SCT63340芯片供電電壓范圍為4.2V ~ 30V，功率級的工作電壓范圍為1V~26V。是目前15W無線充發(fā)射端輸入電壓范圍最寬的一款芯片。

3.2轉(zhuǎn)換效率

SCT63340內(nèi)部集成13mohm的全橋MOS管，其15W時的功率傳輸效率達86%， 高于行業(yè)平均水平 。

SCT63340功率傳輸效率

3.3芯片面積及散熱

SCT63340采用QFN 4x4封裝，可最大化程度節(jié)約布板面積，實現(xiàn)高密度集成化解決方案。提供可靠的焊接質(zhì)量，及良好的散熱能力。具有 良好的電性能和熱性能，體積小，重量輕 。

同時SCT63340可節(jié)約成本。