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車載無線充

車載無線充

車載無線充在設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注充電效率、安全性及兼容性。本文將以15W以下的系統解決方案為例詳細說明電源管理芯片選型時的重要指標。

應用框圖


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快速發展,技術成熟度更高,應用領域更加廣泛。隨著在汽車上大規模的應用,避免了駕駛人埋頭尋找插孔、分辨接口與充電線的行為,提高行車安全性。在功能設計上與汽車內飾成為一體,美觀實用。


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據高工智能汽車研究院監測數據顯示,2021年中國市場(不含進出口)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120.43%,前裝搭載率為17.57%。2022年預計搭載率25%。


車載無線充在設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注充電效率、安全性及兼容性。


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充電效率:如果充電效率低,將影響用戶的使用體驗。因此,研發人員需要關注充電器的功率、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以下的系統解決方案為例詳細說明 電源管理芯片選型時的重要指標。


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輸入功率變換器


在無線充應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,在該范圍內輸入電壓可以直接傳遞到降壓-升壓穩壓器的輸出端。這樣做的好處是沒有開關動作,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,可以支持更低的輸入輸出電壓差(最大占空比99.3%+圖),有效拓展無線充功率發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。


同時,芯洲特有的多級柵級驅動專利技術,可有效的抑制開關結點的開關振鈴,更容易通過相關的EMI測試。以下是SCT2462EVM板實測,從波形上看,SCT2462在滿載時,上管開通的振鈴過沖僅3.4V,且沒有多次振蕩,關斷時的波形非常干凈。
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SCT2462EVM:12V輸入,5V/6A滿載輸出,開關節點SW的波形(圖2為細節)


CAN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供電電壓卻從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方案)。

SCT2600Q是車規級的一級電源,Vinmax=60V,支持2.1MHz開關頻率,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%。


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SCT71403Q是車規級的一級LDO,VINmax=42V,VOUT=3.3Vor5V,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,非常適合常待機應用場合。


無線充電發射端功率級


無線充電按照技術路線,大概分為三種類型。第一種為電磁感應,第二種是電磁諧振,第三種事無線電波。三種路線都有相應的標準和組織在推進,推進市場應用及標準化?,F在Qi的電磁感應方式占據了主流,遵循Qi標準的發射端和接收端的方案愈加完善。在發射級的性能方面,主要關注幾點:


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無線充發射端輸入電壓范圍最寬的一款芯片。


2) 轉換效率。

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



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SCT63340功率傳輸效率




3) 芯片面積及散熱。


SCT63340采用QFN 4x4封裝,可最大化程度節約布板面積,實現高密度集成化解決方案。提供可靠的焊接質量,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。

SCT63340同時自帶調解功能,簡化電路設計,節約MCU功能性成本。芯洲科技持續為客戶提供豐富的電源芯片選擇,同時基于市場需求快速迭代。


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