最新中功率無線充電芯片及解決方案集錦

電子發(fā)燒友報(bào)道（文/程文智）最近，小編的同事寫了一篇關(guān)于無線充電的文章《無線充電功率上限定在50W，“一刀切”是否限制行業(yè)發(fā)展？》，引起了很多工程師的關(guān)注。確實(shí)，現(xiàn)在我們生活中的無線充電產(chǎn)品正變得越來越多，比如智能手機(jī)、智能手表、手環(huán)、掃地機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人，以及汽車等都開始具備無線充電功能了。

而且無線充電的功率從最開始的5W、10W，發(fā)展到了15W、27W、30W，今年不少芯片和終端廠商推出了40W和50W的無線充電產(chǎn)品，甚至65W和80W的無線充電技術(shù)都已經(jīng)準(zhǔn)備就緒了。雖然目前65W和80W的無線充電技術(shù)還沒有市場化，但可以看到，芯片和終端廠商們正在將無線充電往更高功率，更快充電速度上推進(jìn)。

其實(shí)，無線充電解決方案主要由接收端和發(fā)射端組成。發(fā)射端與電源連接，負(fù)責(zé)發(fā)送電能，無線發(fā)射線圈負(fù)責(zé)把能量發(fā)送出去；接收端則一般安裝在電子產(chǎn)品上，負(fù)責(zé)接收電能。一般來說，無線充電解決方案中，接收端的芯片與系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的利潤要高一些，技術(shù)壁壘也相對較高。那么，在無線充電芯片方面，現(xiàn)在有哪些廠商可以提供大功率的無線充電接收和發(fā)送芯片，及其解決方案呢？

瑞薩最新的60W無線充電接收芯片

IDT一直是無線充電領(lǐng)域不可忽視的一個(gè)供應(yīng)商，也是無線充電技術(shù)的積極推動(dòng)者。不過2018年9月，瑞薩電子宣布67億美元收購IDT，并于2019年3月底完成了收購。

就在今年1月份，瑞薩電子發(fā)布了最新的60W無線充電接收器P9418。據(jù)其新聞稿介紹，該芯片采用了瑞薩獨(dú)有的WattShare技術(shù)，可在單個(gè)芯片中提供高達(dá)60W的功率，可使智能手機(jī)，及其他各類便攜設(shè)備快速、便攜地進(jìn)行充電。

圖1：瑞薩電子推出的P9418無線充電接收器。（來源：瑞薩電子）

據(jù)其數(shù)據(jù)手冊描述，P9418具有如下關(guān)鍵特性：
?提供高達(dá)60W的接收器功率
?WattShare（TRx）模式，最高達(dá)10W Tx性能
?嵌入式32位Arm? Cortex?-M0處理器
?業(yè)界領(lǐng)先的IOUT電流檢測精度，可增強(qiáng)異物檢測能力
?24kB多次可編程（MTP）非易失性存儲(chǔ)器，可輕松更新固件和設(shè)備功能
?雙向通信，支持加密的專有身份驗(yàn)證
?支持I2C 400kHz標(biāo)準(zhǔn)接口和GPIO
?符合WPC 1.2.4標(biāo)準(zhǔn)和各種專有充電模式

圖2：P9418內(nèi)部框圖。

此外，P9418具有過熱和過壓保護(hù)功能，及極低的待機(jī)功耗，而且還采用了超小型的70-WLCSP封裝，尺寸僅為2.82×4.22×0.50 mm。

圖3：P9418典型應(yīng)用電路。（來源：瑞薩電子）

ST的50W無線充電解決方案

ST也是無線充電領(lǐng)域的重要玩家，在去年11月份，ST推出了50W的接收器STWLC88，及發(fā)送芯片STWBC2。

其中，STWLC88支持50W無線充電，高功率12W反向充電，可配置LDO輸出電壓，最大20V輸出。其主要特性如下：
?提供高達(dá)50W的接收器功率
?最高達(dá)12W Tx性能
?嵌入式32位，高達(dá)64MHz Arm Cortex處理器內(nèi)核
?提供高準(zhǔn)確度的異物檢測（FOD）和電流檢測系統(tǒng)，確保大功率電力輸送安全可控
?可通過I2C接口自定義充電器芯片的參數(shù)
?1000多次可擦寫的嵌入式FTP非易失性存儲(chǔ)器，可輕松更新固件和設(shè)備功能
?集成了超低阻抗、高壓同步整流器和低壓降線性穩(wěn)壓器
?支持ST專有的SuperCharge快充協(xié)議
?符合WPC Qi 1.2.4 EPP要求，與市場上所有的Qi EPP認(rèn)證發(fā)射器完全兼容

此外，在封裝方面，STWLC88采用了4.0 x 4.5 x 0.6的110焊球0.4mm間距WLCSP封裝。STWLC88還可以工作在高效發(fā)射Tx模式，實(shí)現(xiàn)大功率共享充電模式，手機(jī)化身成充電寶給其他設(shè)備充電。在STWLC88這顆TRx芯片上同時(shí)具備了業(yè)界領(lǐng)先的Q因子檢測功能，能確保最終用戶的安全操作和充電安全。

伏達(dá)半導(dǎo)體的大功率無線充電芯片

其實(shí)，在大功率無線充電方面，國內(nèi)的芯片廠商比國外的芯片廠商更加激進(jìn)，比如伏達(dá)半導(dǎo)體在無線充電芯片上，已經(jīng)推出了NU1619(40W)和NU1619A(50W)的接收器芯片，以及NU1513(45W)和NU1025(40W)的發(fā)射芯片。

而其實(shí)伏達(dá)半導(dǎo)體在2014年才成立，是一家專門從事無線充電半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)解決方案的公司，在美國硅谷，中國的上海、深圳、合肥都設(shè)有辦事處。

根據(jù)其官網(wǎng)介紹，NU1619A是高度集成且高效的無線充電接收器。它集成了一個(gè)為寬頻率范圍設(shè)計(jì)的同步整流器和一個(gè)可編程的低壓差穩(wěn)壓器，以實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)效率。穩(wěn)壓器可以提供寬范圍的穩(wěn)壓電壓或電流輸出；兩者都可以通過I2C接口進(jìn)行編程。NU1619A可以通過ASK和FSK與發(fā)射器系統(tǒng)進(jìn)行雙向通信。通信符合WPC。NU1619A也可以用作發(fā)射器（Tx）為另一個(gè)接收器充電。只需要很少的外部組件，就可以傳輸最大10W的功率。

關(guān)鍵特性如下：
?集成LDO和3.5V至20V輸出電壓，調(diào)節(jié)步長40mV
?0.1A至2.2A額定輸出電流，調(diào)節(jié)步長20mA
?根據(jù)IC功率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出功率
?集成全橋和PWM控制
?FOD參數(shù)常數(shù)
?支持過壓，過流，過溫，短路保護(hù)
?10位ADC，用于電壓，電流和溫度測量
?集成32位MCU支持I2C通訊
?雙向通信ASK + FSK

圖：伏達(dá)半導(dǎo)體的NU1619A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。（來源：伏達(dá)半導(dǎo)體官網(wǎng)）

根據(jù)目前公開的信息，小米11的無線充電接收器方案選用的就是這顆芯片。

美芯晟的50W發(fā)射端芯片

美芯晟科技（北京）有限公司由多位在硅谷歸國博士創(chuàng)立。公司擁有高素質(zhì)的科研團(tuán)隊(duì)，快速有效的技術(shù)支持及市場銷售渠道，是一家專注于高性能模擬電源、數(shù)字和軟件為一體的復(fù)雜高集成度電源管理芯片和系統(tǒng)開發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)。

該公司推出了有線快充的30W接收端芯片和集成USB-PD協(xié)議的50W無線充電發(fā)射端芯片MT5815。該芯片在魅族的一款27W無線充電器中有應(yīng)用。

據(jù)公開信息，美芯晟MT5815是一款帶有USB PD協(xié)議、高度集成的符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電發(fā)射芯片，支持高達(dá)50W的輸出功率，并且向下兼容不受限。該芯片集成ARM M0 處理器，擁有卓越的高效率和緊湊設(shè)計(jì)，適用于各種低成本、低功耗應(yīng)用?？蓮V泛應(yīng)用于為5G智能終端、智能可穿戴設(shè)備、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、智能家電進(jìn)行無線充電的設(shè)備。

結(jié)語

無線充電這幾年可以說在消費(fèi)電子領(lǐng)域變得越來越火熱，除了上面提到的這些廠商和芯片，其實(shí)還有很多，比如國外的有TI、ADI、NXP、羅姆、東芝等，國內(nèi)的還有易沖半導(dǎo)體、勁芯微、瀚為、英集芯、立锜、新唐等等。只是TI雖然很早就量產(chǎn)了無線充電芯片，但已經(jīng)多年沒有推出新的產(chǎn)品了，NXP的無線充電產(chǎn)品也是多年前的，其他的大多停留在15W及以下功率的無線充電芯片，30W以上的芯片不多。

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