2017年9月蘋(píng)果發(fā)布會(huì )上提出The future is wireless,然后推出了AirPower,無(wú)線(xiàn)充電爆發(fā)式發(fā)展的序幕從此拉開(kāi)。來(lái)自市場(chǎng)研究機構IHS的報告顯示:預計2020年TX出貨達4億臺,RX出貨達10億臺;2025年TX出貨達8億臺,RX出貨達20億臺。到2021年,TX可達5億個(gè)。不過(guò)來(lái)自無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟WPC的中國聯(lián)絡(luò )代表余爽表示,這個(gè)數據或許會(huì )更為樂(lè )觀(guān)。WPC預測,2019年就可以達到TX 出貨5億臺這個(gè)數字。下面就來(lái)了解一下相關(guān)內容吧。
另外,來(lái)自中國產(chǎn)業(yè)信息研究網(wǎng)發(fā)布的《2017-2022年中國無(wú)線(xiàn)充電行業(yè)市場(chǎng)深度分析與投資前景預測研究報告》數據顯示,無(wú)線(xiàn)充電市場(chǎng)將從2016年34億美元增加到2022年的140億美元,滲透率從7%提升到60%以上。在2018年之前,無(wú)線(xiàn)充電市場(chǎng)將保持50%以上的增長(cháng),勢頭十分強勁。
不過(guò),無(wú)線(xiàn)充電的充電效率、充電速度等一直是行業(yè)發(fā)展的瓶頸,而其核心因素就是芯片的功率和品質(zhì),這一市場(chǎng)也長(cháng)期被如IDT、TI、NXP、ST、ADI、高通等國際巨頭所壟斷。值得高興的是,近年來(lái)國內企業(yè)無(wú)線(xiàn)充電芯片研究進(jìn)步明顯,伴隨著(zhù)市場(chǎng)的爆發(fā),蛋糕做大的同時(shí)為國產(chǎn)芯片廠(chǎng)商帶來(lái)了新的機遇,國產(chǎn)無(wú)線(xiàn)充電芯片廠(chǎng)商也在快速成長(cháng)。
在剛結束不久的由充電頭網(wǎng)舉辦的2018(夏季)中國無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)業(yè)高峰論壇上,編者就看到了許多優(yōu)秀國產(chǎn)芯片公司的身影。除了國內無(wú)線(xiàn)充電領(lǐng)域風(fēng)頭正盛的易沖無(wú)線(xiàn)外,還有包括勁芯微、廈門(mén)新頁(yè)、伏達、美芯晟、瀚為、柏壹等國內芯片廠(chǎng)商。與以往電源IC領(lǐng)域打法不同的是,各家不再以?xún)r(jià)格低廉為賣(mài)點(diǎn),更為注重質(zhì)量和差異化方案以及用戶(hù)體驗到打造。
功率器件全集成的智能全橋方案——設計公司:伏達
伏達推出的第一代Gen 1 TX解決方案自稱(chēng)是世界上最為高度集成的TX解決方案,其方案主要由一顆控制芯片和一顆智能全橋芯片SmartBridge構成。從下圖來(lái)看,整體方案確實(shí)簡(jiǎn)潔。另外編者認為,其中的智能全橋芯片可謂是該公司最具特色的產(chǎn)品。伏達把所有功率器件(包括4個(gè)MOSFET,4個(gè)Driver)都集成到SmartBridge中,因此其整個(gè)發(fā)射端系統由兩顆芯片就可以實(shí)現,對下游產(chǎn)品工程師來(lái)說(shuō)系統設計非常簡(jiǎn)單。

圖:伏達第一代和第二代方案對比
據了解,該公司目前正在出貨的是第一代方案Gen 1(5W以及針對三星10W和蘋(píng)果7.5W的方案), 下一代Gen2方案還在樣片階段。Gen2是針對未來(lái)手機需求開(kāi)發(fā)的方案,如15 TX WPC EPP和20W TX,與Gen 1相比,BOM可消減30%;在功率上,Gen1 最高10W,Gen 2最高可做到20W,提升100%。
Gen2 系統架構如下:

該公司CEO王新濤介紹稱(chēng),Gen 2方案中SoC控制器的存儲提高了一倍,時(shí)鐘提高到了48M。第二代SmartBrige除了集成所有功率器件外,同時(shí)還集成了Q值檢測、數字解調、DC-DC、以及完全無(wú)損的電流采樣。
這里編者也重點(diǎn)提一下,該公司的智能全橋不僅僅適配于其自家控制器,而且也可以適配其他廠(chǎng)家的控制器或MCU產(chǎn)品。所以對下游客戶(hù)來(lái)說(shuō),既可以選擇伏達提供的捆綁方案,可以自行選擇SoC或MCU 加SmartBrige的方式做各類(lèi)解決方案,設計靈活方便。
True 15W RX/TX SoC芯片——設計公司:美芯晟
在無(wú)線(xiàn)充電接收端,美芯晟摒棄了國內外某些芯片公司的狀態(tài)機設計思路,認為接收端的芯片需要非常高的集成度,內部的每個(gè)模塊和行為都需要被智能的管理,并且從效率的角度出發(fā),美芯晟也決定采用輸出高電壓、小電流的方式達到大輸出功率的目的。
“無(wú)線(xiàn)充電不僅僅是電源的技術(shù),更重要的是從系統的角度出發(fā)合理分配與管理硬件的行為和性能!泵佬娟煽偨(jīng)理程寶洪表示,與市面上某些低壓、大電流方案相比,高壓、小電流方案可以大大節省全橋整流器與接收線(xiàn)圈的阻性損耗。
基于上述對SOC芯片和電源系統的理解,美芯晟設計了其稱(chēng)之為“True 15W”無(wú)線(xiàn)接收芯片的MT5715。據了解MT5715內部集成了可編程的大功率LDO,輸出電壓從3V到15V可調,限流從100mA到1.5A可調;內部全橋整流器采用自適應技術(shù),并且可由軟件根據外界條件(電壓、電流、頻率)實(shí)時(shí)調整;集成了特殊的設計,在15W模式下可保持較高的工作電壓,實(shí)現端到端大于90%的系統效率。
來(lái)一組數據對比下:


圖:MT5715 DEMO
最后,還值得提到的是,該芯片內部集成了精準的PWM控制器,可以用PWM信號控制全橋整流器的4個(gè)MOSFET,使其變?yōu)楣β拾l(fā)射端。這就使手機等終端設備同時(shí)具有無(wú)線(xiàn)接收功能和無(wú)線(xiàn)發(fā)射功能,可實(shí)現手機對手機或手機對可穿戴產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電,F今帶有OTG功能的手機可以給其他手機充電(需要連接線(xiàn)和HUB),一些手機廠(chǎng)商也以此為產(chǎn)品的一個(gè)賣(mài)點(diǎn)。當然無(wú)線(xiàn)的方式自然更為方便,這類(lèi)設計在無(wú)線(xiàn)充電全面普及時(shí)代或許會(huì )有一席用武之地。
同套硬件,按需選擇的發(fā)射端方案——設計公司:瀚為
翰為原是一家方案設計和代理商,后與華潤硅科深度合作,開(kāi)發(fā)出系列無(wú)線(xiàn)充電芯片方案。該公司目前主推的是一款名為CS4967的發(fā)射端主控方案,據其產(chǎn)品研發(fā)總監于萌介紹,該款解決方案最大的特點(diǎn)是一款5W、10W、15W多合一處理方案,具體來(lái)說(shuō),整個(gè)系列由CS4967(主控)、CS4268(驅動(dòng))、CS78S33(LDO)構成。系統如下圖所示:

“此架構的最大特點(diǎn)是可以通過(guò)修改軟件和小部分BOM清單,就可以實(shí)現5W、10W和15W不同級別功率,整個(gè)硬件架構是不用改變的,而且可以適應不同適配器的需求,適應三星快充和蘋(píng)果快充,并且完全按照歐盟無(wú)線(xiàn)充電輻射標準!庇诿缺硎,該芯片特點(diǎn)是采用純數字解碼,通訊穩定性好,有較強的抗干擾能力,而且外圍簡(jiǎn)潔,整個(gè)BOM元器件數量小于80個(gè),對設計人員來(lái)說(shuō)設計簡(jiǎn)單;而且物料共用,物料成本和物料管理成本都會(huì )大大降低。

這些各具特色的國產(chǎn)無(wú)線(xiàn)充電芯片,你知道多少?
從搭載CS4967的DEMO板外觀(guān)來(lái)看,除主控IC之外,再配備一顆供電轉換IC、兩個(gè)線(xiàn)圈驅動(dòng)MOS及MOS驅動(dòng)IC,搭配一些電阻電容及LED指示燈即可實(shí)現無(wú)線(xiàn)充電發(fā)射功能,板面元器件面結構還算是比較簡(jiǎn)練。
此外,因為翰為與華潤西科是深度合作關(guān)系,他們有自己的芯片設計、生產(chǎn)、封裝和芯片測試一整套流程,不用擔心交貨問(wèn)題,滿(mǎn)足客戶(hù)交期,對下游廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)還是比較有吸引力的。
結語(yǔ)
對于功率性電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō),安全和可靠性是制造商和終端用戶(hù)非常關(guān)心的問(wèn)題。除了上述各具特色的產(chǎn)品外,編者還看到的一點(diǎn)趨勢是,國內廠(chǎng)商越來(lái)越重視產(chǎn)品和質(zhì)量的把控、自主專(zhuān)利技術(shù)的積累和儲備,如柏壹科技,為保證所提供無(wú)線(xiàn)充電解決方案的安全可靠,該公司產(chǎn)品具有比行業(yè)標準更嚴格的質(zhì)控。以在無(wú)線(xiàn)充電中非常重要的異物保護(FOD)測試為例,行業(yè)測試標準是“放入異物,不低于10分鐘,溫度不超過(guò)60度”,該公司的標準是“放入異物,不低于20分鐘,溫度不超過(guò)55度”。正如該公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部總監蔣洪文所言,質(zhì)量是價(jià)值與尊嚴的起點(diǎn)。國內各領(lǐng)域芯片公司可以此共勉。
相比于IT和通信行業(yè),無(wú)線(xiàn)充電行業(yè)發(fā)展較晚,國內外企業(yè)起跑線(xiàn)相較不遠,這也給國內企業(yè)與國外企業(yè)提供了一較高下的機會(huì )。前不久的“中興被禁售”事件更堅定了我們走自主發(fā)展芯片的道路的決心,自主可控和芯片國產(chǎn)化將成為未來(lái)中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主旋律。當前,正是國產(chǎn)芯片公司大有可為的時(shí)點(diǎn),也希望國內的無(wú)線(xiàn)充電芯片公司能給行業(yè)帶來(lái)更多更優(yōu)秀的方案,讓國內的設備可以用上、用好“中國芯”。 |