自iPhone 8/X 標配無線充電功能后,無線充電市場開始爆發且持續升溫,小米、華為也都發布帶有無線充電功能的新機,今年的整個無線充電市場將會迎來又一輪的爆發。充電頭網預料,在新一輪的爆發潮中高集成度的系統級芯片方案“SoC”將成為無線充電TX 最具潛力的發展架構,引領今后無線充電的主流方向。以 5W 方案為例,這種集成方案到目前有三種方案,一同推動無線充電 TX 市場格局的轉變與發展。 FSM 集成方案(如下圖) 該方案作為市面上早期的單芯片集成方案,將外圍器件全部集成在一顆單芯片內,內部集成了無線充電驅動,運放,主控內核,Mos, Mos Driver 等功能。 Drmos 集成方案(如下圖) 其方案主要由一顆控制芯片和一顆智能全橋芯片 SmartBridge 構成,智能全橋芯片集成了全橋 Mos 和 Driver,做到 Mos 和 Driver 匹配,如上圖所示。該方案具備高集成度的品質,整體面積減小,把大部分外圍電路都集成入 IC 內。 Mos 外置 SoC 方案(如下圖) 這種方案下,PCB 內部僅需一顆高度集成的 SoC 主控芯片,搭配兩個集成 Mos,整個電路板非常簡潔,整體面積更小。SoC 方案內部集成了無線充電驅動,運放,主控內核,內置溫度保護功能,所有功能由一顆芯片實現。 干貨硬碰硬 接下來,充電頭網從集成度、功能及性價比三個方面來解析這三種方案: 集成度大比拼: 對比這三種方案,可以得到三者集成度各有特點:
主要部件
FSM??集成方案
Drmos??集成方案
Mos??外置 SoC 方案
Controller
FSM
MCU
32-bit ARM M0
LDO
內置
外置
內置
Demod
Y
Y
Y
MOSFET
PMOS+NMOS
N/A
N/A
Mosfet??Driver
外置
內置
外置
External??MOS
N/A
Dr.??MOS
N mos only
Vin
3.4??to 5.25,6Vmax
4.5 to.5.5, 7Vmax
4.5 to 24, 30Vmax
FSM 集成方案,在無線充電出現的早期就主推高度集成,具有前瞻性。集成度很高,外圍器件少,“傻瓜式”設計非常簡單,便于客戶直接應用。不過后期產品升級和定制困難,同時最大輸入電壓也較低,誤操作時易燒板; Drmos 集成方案,在 FSM 集成方案上進行了改善,集成了全橋 Mos 和 Driver,做到 Mos 和 Driver 完全匹配,提高了效率,有效解決 EMI 問題。不過沒有集成Buck 或者LDO,需要外部加電源轉換器件,同時最大輸入電壓也較低,碰到異常適配器,或 QC 不穩定的適配器,很易燒板。 Mos 外置 SoC 方案,采用 Mos 外掛,價格雖然不能做到最優,但是給設計帶來一些柔性,Mos 外置使得客戶對于 Mos 可自行調節配置,優化 Driver,同時降低主芯片問題。 功能大比拼: 對比這三種方案,可以得到以下功能差異:
主要性能
FSM 方案
Drmos 集成方案
Mos 外置??SoC 方案
電壓電流檢測
供電穩壓
MOS??驅動器
×
接收信號解調
Q??值檢測
外置
內置
內置
燈光定制
不靈活
靈活
靈活
CE??compatible
不兼容
兼容
兼容
效率
71%
74%
76%
FSM 集成方案,作為較早登入市場的集成方案功能集成度高,主要性能都實現集成,設計簡單;但與此同時已無法滿足最新的 CE 標準, 同時芯片發熱嚴重效率低, 不方便燈光定義,可能逐步被市場淘汰; Drmos 集成方案,在 FSM 集成方案上進行了改善,集成 Drmos,做到 Mos 和 Driver 匹配;但是想達到完美理想的使用效果,可能需要加上過壓保護電路,甚至某些情況下還需要加上散熱結構; Mos 外置 SoC 方案,除集成芯片外,外圍 Mos 外置,性能較高,能較好的適應和滿足當前主流無線充電產品的需求,以較優的價格,實現最佳的性能。 進一步對比可以發現: 1.?? Drmos 集成方案的 Drmos 比 Mos 外置 SoC 方案 MOSFET 效率會低一些,發熱也會高,在效率及散熱上,Mos 外置 SoC 方案由于其配置靈活性可以做到更好,更大程度優化整體方案性價比。由于 Mos 外置 SoC 方案 Mos 可自由配置,在 5W 低功率時,無需考慮散熱,可以使用導通電阻偏大一點,但價格更優的 Mos; 2.? ?從性能上看,由于無線充電 PCB 板型很多,對于 EMI 認證來說具有一定考驗性。Mos外置 SoC 方案可以靈活配置驅動能力,調整 MOSFET 驅動的死區時間和驅動能力來優化EMI,甚至可以在內部 MOSFET 驅動和 Mosfet gate 之間串接電阻來進一步解決 EMC 問題,從而便于各種版型的 TX 通過 EMI 認證。 性價比大比拼: 在滿足主流客戶對無線充性能要求的情況下,(同時暫時拋開 FSM 方案無法過 CE 的問題),FSM 集成方案和 Drmos 集成方案需要額外的過壓保護電路, 導致這兩個方案需要的元器件數多于 Mos 外置 SoC 方案; 但是因為 5W 芯片周邊器件的選型和應用各家廠商都不一樣,一魚 N 吃的情況比比皆是,我們就不列出具體元器件數了。 充電頭網總結 目前市場上無線充電 TX 格局中,這三種高集成度 SoC 方案并存,FSM 集成方案簡潔,但由于內部無法升級等問題很多情況下可能難以滿足目前的市場需求,Drmos 集成方案集成 Mos 和 Driver;Mos 外置 SoC 方案 Mos 外掛,集成其他外圍器件。這三種方案都各有特點,各有優劣,都推動了無線充電 TX SoC 集成化的發展。從長遠角度看,無論是從 TX 性能,還是生產成本和性價比上看,TX 的發展趨勢或將過渡到 Mos 外置 SoC 方案上來。相比較而言,這一方案整體優勢明顯,能在小體積下高度集成,方便配置、降低開發難度;而且能夠有效降低成本和工藝開銷。在 TX 高集成度,靈活性更強的未來趨勢下,花落誰家我們拭目以待。     充電頭網精選專題: