無(wú)線充電是個(gè)新興市場(chǎng)，而其中無(wú)線快充（如蘋果的7.5W定頻調(diào)壓及15W大功率快充）又是新的發(fā)展方向。此外，無(wú)線充電解決方案也在從MCU過(guò)渡到SoC。aqwesmc
日前，在ASPENCORE旗下《電子工程專輯》、《EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)》和《國(guó)際電子商情》共同舉辦的“第18屆電源管理論壇（秋季）——快充與無(wú)線充電”論壇上，意法半導(dǎo)體（ST）大中華暨南亞區(qū)工業(yè)產(chǎn)品與功率分離器件部門技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理譚有志先生就介紹了其最新的基于SoC的解決方案（此前為MCU）。aqwesmc
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那您可能好奇，這種解決方案相對(duì)MCU有何優(yōu)勢(shì)？相對(duì)市場(chǎng)上其他主流產(chǎn)品又有何特點(diǎn)？該公司對(duì)此與市場(chǎng)上2大主流廠家BELKIN和Mophie的產(chǎn)品進(jìn)行了直接對(duì)比。aqwesmc
無(wú)線充電的構(gòu)成
下圖是無(wú)線充電的基本框圖，左邊是發(fā)射端，右邊是接收端。譚有志介紹說(shuō)，無(wú)線充電的線圈耦合類似變壓器，只是它不是通過(guò)磁芯耦合，而是中間有一段距離。它的負(fù)載是變化的。距離包括縱向和橫向也都有變化。另外，輸出電壓也有變化，例如是5V、12V、QC或PD適配器等。aqwesmc
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接收端通過(guò)磁耦合從發(fā)射端吸收能量。發(fā)射端LC諧振的頻率通常在200kHz以下。蘋果推薦的定頻方案所采用的頻率在127.7k±6Hz。變頻則通常在105~205kHz之間。300k以上則是磁共振（A4WP）。aqwesmc
然后是很重要的FOD（異物檢測(cè)）和Qi NFC標(biāo)準(zhǔn)。金屬異物會(huì)吸收磁場(chǎng)發(fā)熱，而可能導(dǎo)致手機(jī)損壞。檢測(cè)方法通常是Q值檢測(cè)。這個(gè)算法較難，不太容易掌握。而且其中所涉及的通信易受干擾（太靈敏可能產(chǎn)生誤判），因此很多廠商以前不做。aqwesmc
充電功率取決于接收端（主動(dòng)），而非發(fā)送端（被動(dòng)）。對(duì)于蘋果的7.5W無(wú)線充電，快充通常只能維持大概13分鐘，原因是手機(jī)剛開始充電時(shí)電流較大，導(dǎo)致發(fā)熱，iPhone設(shè)置在37℃以上則會(huì)降功率。“如果拿風(fēng)扇對(duì)著吹，則可以持續(xù)快充。”譚有志補(bǔ)充說(shuō)。aqwesmc
Qi標(biāo)準(zhǔn)目前非常流行，它的頻率不太高，包括BPP（5W）和EPP（15W）。A4WP則是采用磁共振，新能源汽車的充電主要基于這種方法。新能源汽車的充電目前還存在很多瓶頸。第一，6.78M頻率很高，有網(wǎng)絡(luò)匹配，開關(guān)、功率傳輸、EMI都很難處理。第二，對(duì)于3kW的應(yīng)用，其充電效率不到60%，損耗非常大，相當(dāng)于一個(gè)烤爐。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)技術(shù)總有攻克的一天。aqwesmc
BPP中，1.0版本很原始，F(xiàn)OD檢測(cè)都沒有。1.1版是單向，不管Rx是否需要，Tx一直發(fā)。1.2版則是雙向通信，它包括了EPP。aqwesmc
SoC產(chǎn)品一覽
以下是ST的SoC產(chǎn)品（協(xié)議和控制策略等都寫了進(jìn)去）。其中2.5W設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，不需要過(guò)Qi認(rèn)證（Qi認(rèn)證僅針對(duì)5W以上）。多線圈方案會(huì)選擇功率最大的線圈去充電。aqwesmc
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下面是無(wú)線充電的基本框圖，Rx端包括輸入電壓的檢測(cè)（OV、UV）、跟適配器的通信——與QC和PD都兼容。aqwesmc
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往上走包括能量傳輸和通信。通信頻率是一兩百kHz，它采用LC諧振，類似正弦波，這個(gè)正弦波里又夾雜了2k的通信頻率。無(wú)線充電的SoC方案相對(duì)簡(jiǎn)單，但pcb layout時(shí)，相關(guān)信號(hào)需要注意。aqwesmc
然后是Rx，它與Tx一樣。aqwesmc
下面來(lái)看15W產(chǎn)品，它是變頻方案。輸入電壓是5V到13V，多線圈單線圈都可以支持。它已獲Qi1.2.3的證書——做正規(guī)產(chǎn)品或做出口需要過(guò)這個(gè)認(rèn)證。這個(gè)認(rèn)證對(duì)5W來(lái)說(shuō)是3000美金，對(duì)15W是4000到5000美金，時(shí)間也不一樣。aqwesmc
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那這個(gè)產(chǎn)品有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
缺點(diǎn)：效率比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手略低1%，原因是它采用半橋，而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手搭的是全橋。半橋有一半沒利用上，諧振電流在發(fā)射端會(huì)偏高、損耗偏大。aqwesmc
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但優(yōu)點(diǎn)也明顯，半橋比全橋少了兩個(gè)MOS管；待機(jī)好，基于強(qiáng)大的MCU做支撐，待機(jī)功耗能做到只有0.38Wh，基本不會(huì)發(fā)燙，而影響產(chǎn)品壽命。aqwesmc
無(wú)線充的指標(biāo)包括效率、距離和FOD三大塊，以下是ST和2大市場(chǎng)主流廠家BELKIN和Mophie的產(chǎn)品對(duì)比。FOD檢測(cè)首先放在4個(gè)點(diǎn)位，慢慢往中間的點(diǎn)位移，或者反向移，看它能否進(jìn)行保護(hù)。aqwesmc
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定頻是蘋果要求，MFI要求定頻調(diào)壓?，F(xiàn)在很多廠商做得有點(diǎn)打擦邊球，要么是定頻調(diào)占空比，要么是定頻調(diào)幅或定頻調(diào)相。這些方案能夠滿足短期需求，但不能長(zhǎng)久，蘋果在溫水煮青蛙。aqwesmc
