无线充电发射端芯片漫说

  • 时间:
  • 浏览:0
  • 来源:1分时时彩官网_1分时时彩正规平台_1分时时彩平台网址

从苹果手机手机发布带无线充电手机过后开始 英语 以来,整个无线充电市场持续爆发。在苹果手机手机上无线充电过后,针对无线充电做电源芯片的屈指可数,标杆性的外资企业有IDT、TI、NXP等。从2014年有新的半导体公司进军你這個 领域, 随着苹果手机手机加入WPC组织,一些另另另二个 多 做方案的公司也过后开始 英语 涉猎芯片设计。

这是另另二个 多 新的市场,以后它的方案进化传输速率远远超出预期。大伙先来了解一下DC-DC电源进化史,或许能更好地看清楚无线充电芯片的发展。

第一代DC-DC用分离器件搭建,控制电路、模拟电路、Driver和PowerMOS全是 分离的;

第二代DC-DC将控制电路、模拟电路、Driver放进另另二个 多 芯片里,PowerMOS是分离的;

随着先进BCD工艺的发展,第三代DC-DC将模拟电路、Driver、PowerMOS集成在了同時 ,控制电路单独放一块;

第四代DC-DC干脆将所有东西都集成在了同時 。

无线充电方案和DC-DC实在非常這個 于,我很多 否 按此分成四代,以后在时间上却全是 一代一代地迭代。你现在几乎都可否 在市场上看了四代产品同時 全是 ,不知有无都可否 称之为“四世同堂”。接下来,大伙来慢慢聊聊这四代产品。

图一第一代无线充电方案PCB照片

第一代无线充电方案完正由分离器件搭建。在此,正好都可否 用第一代产品来解释下各个关键器件在无线充电中的作用。第一代无线充电方案,如图一所示。最近正值世界杯,不妨用足球运动员来打比方。

PowerMOS:大慨足球运动员的四肢,是动力的输出。无线充电中,它就说 我最终输出功率的器件。

Driver:大慨足球运动员控制四肢肌肉伸缩的经络,是四肢发力的最后一道触发器官,来决定四肢有无动作。无线充电中就说 我由它来开启和关闭PowerMOS。

Buck:大慨足球运动员的能量供给器官,同時 控制了每一次动作的力度。无线充电中,它来控制功率全桥的输入电压,从而来控制能量输出的大小。

小功率DC-DC:大慨给除了四肢之外的一些器官供给能量的器官。无线充电中,它就说 我MCU、运算放大器、Driver等器官的供电源。

OP:运算放大器,大慨足球运动员的眼睛、耳朵等捕获外界信息的器官。对应无线充电就说 我由它来采样功率全桥输入端的平均电流。它都要在功率电源端以后地端串联另另二个 多 高精度电阻,通过采样电阻两端的电压来得到流过的平均电流。优点是:采样较为准确。缺点是:有功率损耗;受运放参数温飘影响大。在无线充电系统中,除了平均电流,还有另另二个 多 信息会被架构设计 ,那就说 我谐振电容和电感之间的P电压。它通过一组二极管、电阻和电容避免后送给ADC,你這個 ADC通常被内置在MCU当中。

MCU:大慨足球运动员的大脑,它通过避免一些器官捕获的信息,来分析,判断并发出指令四肢应该做怎样的动作。对应无线充电,它会通过模拟电路给它的信息来控制Buck的输出电压来,也就说 我控制功率全桥的功率输出;也由它来告诉Driver怎样让PowerMOS开关;同時 我很多 否 控制LED的闪烁来发出信息。

MOS For Q:你這個 MOS管串联在了功率回路当中,以后是用来做Q值检测。你這個 做法最过后开始 英语 由IDT提出,是一种扫描频率的最好的办法。优点就说 我:容易实现,比较准确;缺点也比较明显:1.会增加功率损耗;2. Q值检测传输速率慢。Q值检测是EPP认证的必要条件,都可否 准确地检测异物。

综上所述:由分离器件搭建的第一代无线充电方案,它全是 围绕着MCU搭配信息采样电路和功率全桥电路来完成整个无线充电系统。以后集成度不高,整个系统相当比较复杂,成本昂贵。各种信息交换和能量传输全是 通过PCB走线,走线难度大。EMI大疑问凸显,往往都要牺牲传输速率来满足相应的要求,比如在功率MOS的Gate端串联电阻电容来实现。以后它在推动无线充电发展初期起着非常重要的作用,以后它让就说 做MCU的公司,以及方案公司都可否 变快进入无线充电市场,帮助大批量的无线充电产品第一时间送到了消费者肩头。

第二代无线充电方案将MCU、模拟电路、Driver放进另另二个 多 芯片里,PowerMOS是分离的。一些公司称你這個 方案为SOC方案,你這個 称呼我很多 准确,更大慨地应该称之为Mix Signal的芯片。真正的SOC,整个系统全是 另另二个 多 芯片上端,就说 第四代无线充电方案才是真正的SoC。第二代无线充电方案的代表当属IDT的P9242,过后像华润矽科、易冲无线、劲芯微等全是 借鉴IDT架构的芯片突然出现。P9242-G方案原理图如图二所示。

图二IDT9242原理图

都可否 看了,P9242纯粹将分离器件方案中MCU,OP,Driver,小功率DC-DC集成在了同時 。PowerMOS仍然采用分离MOS。Peak电压采样电路由内部内部结构的二极管、电阻电容以及MCU内部内部结构ADC组成。平均电流采样都要在功率端串联另另二个 多 采样电阻。功率Buck仍然是外置的。Q值检测也都要在内部内部结构增加另另二个 多 功率MOS,采用扫频的最好的办法。相比第一代方案,这是集成度上的另另二个 多 非常大的跨越,它大大减少内部内部结构元器件的使用,降低方案的成本。但在功能和性能上,相对于第一代产品似乎并这样 提升。

图三为采用IDT的P9242的产品拆解图,很简洁。值得注意的是,它的Buck位是预留的,并这样 装上,因为是它把功率Buck的调压功能放进了适配器中,以后QC3.0一种就支持线性调压。用适配器调压是创新,会在功能和性能上的带来提升,会是未来的另另二个 多 趋势。唯一阻拦它普及的因素不到另另二个 多 :QC3.0以后PD适配器的普及度还这样 这样 高。但你這個 因素迟早会被消灭。

图三采用IDT9242产品的拆解图

第三代无线充电方案追溯起来最早应该是TI最先提出。但过后真正意义上推广你這個 架构的应该属于伏达半导体,伏达于2016年就推出了带电流采样的智能功率全桥芯片NU306(为了区分,称之为Gen1智能全桥),18年更是推出了全面升级过后的智能全桥,NU1015/NU309/NU308(Gen2智能全桥)。过后像JWT等另另另二个 多 做电源芯片的公司也推出了相对应的产品,但目前只跟伏达Gen1智能全桥芯片這個 于。

第三代无线充电方案采用MCU+PowerStage的架构。就说 整体方案就说 我两颗芯片。图为伏达半导体2017年推出的5W方案的架构。2017年中旬就推出另另另二个 多 的高集成度方案是非常惊艳的,也帮助伏达半导体搞掂了就说 知名公司的订单。

图四伏达半导体第一代5W方案

伏达半导体的Gen1智能全桥将功率MOS和Driver集成了在同時 ,同時 集成了电流采样电路。该电流采样电路最大的亮点在于,我很多 在功率回路上串联高精度电阻,提高了无线充电转化传输速率。另外,PowerMOS和Driver集成在同時 是非常自然的事情,另另另二个 多 Driver和PowerMOS都可否 匹配得非常完美,开关损耗都可否 被优化到极致。同時 上下MOS管的死区时间控制也在芯片内部内部结构。常见的集成Buck死区时间一般都可否 做到10ns~20ns,相信这颗芯片我很多 否 做到你這個 量级,从而大大降低导通损耗。第一代无线充电方案和第二代无线充电方案以后外置PowerMOS都做到这无法一些,以后它们SW点的毛刺电压也会以后寄生电感大而变得很高。另外,第一代和第二代方案常见的EMI的大疑问往往突然出现在驱动和PowerMOS不匹配,以及PCB寄生电感很多。PowerMOS和驱动集成过后,寄生电感大大降低,驱动和功率MOS匹配,EMI风险都可否 大大降低,解EMI也就变得非常容易,甚至有以后不都要牺牲传输速率。谈到寄生,在多线圈应用领域,将Driver和MOS管集成在同時 我很多 否 大大比较复杂PCB走线的难度。MCU控制功率管开关的信号不到数字走线,即使功率管跟MCU距离很远就说 我会影响性能。很以后用另另二个 多 MCU搭配N个PowerStage就都可否 完成N个线圈的应用。图五为伏达的另另二个 多 三线圈的应用图。

图五伏达半导体三线圈应用

伏达半导体的Gen2智能全桥进一步将集成度提高,将功率MOS、Driver、Q值检测、电流采样、小功率DC-DC供电、数字解调集成在了同時 。图三为伏达半导体的15W-EPP、标准苹果手机手机快充方案,非常简洁。从系统上来看,你這個 集成最好的办法有另另二个 多 非常大的优势:将“眼睛”和“耳朵”等信息获取器官直接安在了”四肢“旁边,因为分析第三代方案完正有以后获得功率全桥中电压和电流的瞬态信息。而无线充电的通信变化、TX和RX的位置变化、功率损耗都时刻反应到功率全桥中的电压和电流变化。哪此信息的获取都可否 帮助MCU更智能地进行功率传输、FOD检测、通信解调等功能。另外,Q值我很多 否 通过时域检测的最好的办法在内部内部结构获得,不都要在芯片外面额外增加器件,就说 我会带来功率的损耗。而第一代无线充电方案和所谓的SOC第二代无线充电方案不到获取功率全桥输入端的平均电流和峰值电压另另二个 多 简单的信息。

但将MOS集成也会造成一些忧虑。比如散热。传输速率实在以后以后优化开关损耗,得到了非常大的提升,甚至比分离MOS的方案都要高,但芯片单点温度以后会比分离MOS的高,因为在于面积比较小。这就对芯片设计和封装设计提出了挑战。笔者特地查阅了伏达半导体的NU1015的Datasheet,如下图所示。都可否 看了它的温度设计范围为-40摄氏度~125摄氏度保证电气性能。另外它封装也采用了特质话的设计,以保证热量都可否 变快被导到PCB上。以后,温度大疑问在芯片设计能力和封装技术提升肩头,就说 我与分离器件比较而产生的多虑而已。

做另另另二个 多 的芯片也跟伏达的团队来源有关。伏达的芯片团队一种就说 我TI的大功率通信电源团队出生,甚至有TI资深功率集成工艺专家加入,面对消费级芯片设计想必信手拈来。

伏达推出的Gen2智能全桥芯片对于方案公司来讲倒是非常大的福音,以后这样 强大智能全桥芯片完正都可否 通过搭配另另二个 多 我很多 定制化的MCU完成无线充电系统的设计。且伏达也根据输出功率大小(5W/10W/15W)推出了三款PowerStage,方便针对不同的应用灵活使用。就说 另另另二个 多 等待图片在第一代无线充电方案的公司,以后都可否 变快跳跃到第三代无线充电方案。甚至就说 另另另二个 多 不做无线充电的方案公司,我很多 否 借助伏达的功率全桥,推出集成度很高的无线充电方案。整个无线充电行业的集成化水平会有另另二个 多 变快的飞跃。

还有另另二个 多 点是,以后受上游材料供应不足、一些产品线排挤8寸晶圆产能,中低压MOSFET的价格以后过后开始 英语 往上走,供货周期就说 我停地被加长。集成了功率管的PowerStage以后会这样 受方案商和产品商的青睐。

第四代无线充电方案非常少,代表有IDT9038。NXP,RICHTECH全是 推出过這個 于的芯片。但均等待图片在5W的功率阶段。

IDT的P9038的应用原理如下图所示,非常简洁。它肯定也具备第三代无线充电的优点,以后将功率和数字MCU集合在同時 所面临的技术和成本挑战会远大于第三代无线充电。在功率等级灵活性上也会差就说 ,毕竟5W和10W的市场目前还我很多 突然出现明显的分化。另外,WPC协议也在变化中往前走,这样 完正稳定下来。用一颗芯片全集成还是以后面临标准变化带来的一些风险。当然,能做你這個 事的公司也这样 几家。NXP和IDT以后在5W上做了你這個 事了。

最后做另另二个 多 简单的总结:

1.感谢第一代无线充电方案,它保证了无线充电市场的快速起量;

2.第二代无线充电是第一代无线充电集成度上的提升,降低了Cost,但相较于第一代倒这样 架构的创新和性能的提升;

3.第三代无线充电同样大大提高了集成度,在性能和架构上也做了就说 创新,也非常有以后带来一些额外的用户体验改善,以后是未来发射端非常值得研究和挖掘的方向。

4.第四代无线充电,目前还等待图片在5W的阶段,有公司能做,但相对较少。有这样 必要做倒是就说 公司思考的大疑问。