产品应用丨从5W到50W-南芯半导体汽车无线充电方案进入多家主流车型
2022-04-20

序言

近年来,无线充电技术的快速普及使得应用场景一再扩大,而蓬勃的汽车产业理所当然成为了无线充电技术的新的发展赛道。现如今,大部分整车厂都设置了汽车无线充电模块,快充内卷至汽车座舱,汽车未来化离不开无线充电模块,南芯半导体一直深耕于电源管理,在消费电子和工业领域深受市场青睐,于2020年正式进入汽车领域,已正式推出如:SC8701Q/SC8101Q/SC5003Q/SC8201Q/SC8001Q/SC2021Q等数款车规级芯片,通过AEC-Q100 Grade1 认证,覆盖功率从15W到50W, 为车载无线充电方案国产化贡献力量。

 

车载无线充电的原理框图如下图所示,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。

(图片来自南芯实验室)

 

 

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) 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即可实现。

(2) 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) 40W/50W 的无线充电应用中,发射端电压需要达到20V,因此也需要一个buck-boost 芯片来实现。

 

南芯半导体凭借多年在电源充电管理的深厚积累,已推出3款产品来覆盖这一市场:

SC5003Q(20V Wireless Power Transmitter)

SC8101Q(32V/5A buck-converter)

SC8701Q(36V buck-boost controller) 

 

适配套方案如下:

目标市场

支持电池电压范围

解决方案

15W无线充电

VBAT > 12V

SC8101Q+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

车规级集成全桥Power Stage的高效率无线TX – SC5003Q

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。

(图片来自南芯实验室)

 

车规级高效率同步降压变换器 – SC8101Q

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。

(图片来自南芯实验室)

 

车规级高效率同步升降压控制器 – SC8701Q

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。

除无线充电应用外,SC8701Q还可应用在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。

(图片来自南芯实验室)

 

小结

目前,南芯半导体车规级无线充电芯片已正式进入多家主流汽车品牌。

其中,SC5003Q适配汽车5W 前装无线充;SC5003Q+SC8101Q/SC8721Q适配汽车15W 前装无线充;SC8701Q,则完美适配汽车50W车载无线充。

更多车载无线充电方案,欢迎咨询。

 

Headquarter: 021-58309616
Sales & marketing: sales@southchip.com
Human resources: hr-candidate@southchip.com
Complaints & suggestions: complain@southchip.com