芯洲科技车载无线充电源芯片集成化解决方案——专注电源管理，安全高效

作者：爱集微 2023-07-12

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来源：芯洲科技 #芯洲科技# #电源管理#

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随着用户对充电便捷性要求的提高，车载手机无线充电技术成熟度更高。在汽车上大规模的应用，避免了驾驶人埋头寻找插孔、分辨接口与充电线的行为，提高行车安全性。在设计上与汽车内饰成为一体，美观实用。

据高工智能汽车研究院监测数据显示，2021年中国市场乘用车新车前装标配搭载手机无线充电模块功能上险量为358.35万辆，同比增长120.4%，前装搭载率为17.57%。2022年预计搭载率25%。

车载无线充在设计上一般涉及控制芯片、磁吸线圈、传感器、电源管理等几个模块。在选择无线充模块时需要关注充电效率、安全性及兼容性。

充电效率

如果充电效率低，将影响用户的使用体验。因此研发人员需要关注充电器的功率、传输距离、传输效率、热损失等因素，以提高充电效率。

安全性

需要考虑到电池过热、短路、过充等问题，以确保产品的安全性。还需考虑电磁辐射等问题，以避免不良影响。

兼容性

需要考虑到不同设备的充电需求和充电方式，兼容不同品牌、不同型号的手机和其他设备。

目前车载无线充电方案的主流以15W以下方案为主。本文将以15W以下的系统解决方案为例详细说明 电源管理芯片 选型时的重要指标。

1输入功率变换器

在无线充应用中输入功率变换器的低压差直通模式是标配，低压差直通意味着高效与低EMI。

*定义一个输入电压范围，在该范围内输入电压可以直接传递到降压-升压稳压器的输出端。这样做的好处是没有开关动作，电路效率非常高，且没有音频噪声。输出纹波和正常降压模式几乎无差别。

SCT2462Q和SCT9431Q两款车规降压变换器，都支持低压差直通模式。SCT2462Q可用于15W的方案，支持6A输出、最高耐压可达42V；采用第二代低压差直通技术，可以支持更低的输入输出电压差（最大占空比99.3%），有效拓展无线充功率发射级的输入电压范围。SCT9431Q可用于10W的方案，支持3A输出，最高耐压可达42V。

图为 SCT2462Q5V转5V带载3A的占空比

同时，芯洲特有的多级栅级驱动专利技术，可有效的抑制开关结点的开关振铃，更容易通过相关的EMI测试。以下是SCT2462EVM板实测，从波形上看，SCT2462满载时，上管开通的振铃过冲仅3.4V，且没有多次振荡，关断时波形非常干净。

SCT2462EVM：12V输入，5V/6A满载输出，开关节点SW的波形（图2为细节）

2CAN和MCU的供电方案

目前市场上最常用的CAN通讯接口器件大多都是采用5V供电，而大部分的MCU供电电压从5V降低到了3.3V供电，可采用SCT2600Q（0.6A输出降压变换器）及SCT71403Q（300mA LDO）。

SCT2600Q是车规级的一级电源，Vinmax=60V，支持2.1MHz开关频率，可避免对车载AM（540 KHz－1600KHz ）频段的干扰，轻载工作模式PSM，大大提高了轻载效率，在负载4mA时，效率大于80%。

SCT71403Q是车规级的一级LDO，VINmax = 42V，VOUT = 3.3V or5 V，Imax = 300Ma，待机电流仅2.4uA，自身身集成了OCFB（过流折回）/OTP/UVLO/PG等电压电流检测及保护功能，有效地保护了输出负载短路大电流等情况，提高了用户使用的安全可靠性。极低的待机电流大大降低了整机的待机功耗，非常适合常待机应用场合。

3无线充电发射端功率级

无线充电按照技术路线，大概分为三种类型。第一种为电磁感应，第二种是电磁谐振，第三种事无线电波。三种路线都有相应的标准和组织在推进，推进市场应用及标准化。

现在Qi的电磁感应方式占据主流，遵循Qi标准的发射端和接收端的方案愈加完善。在发射级的性能方面，主要关注几点：

3.1工作电压范围：3v-15v

SCT63340芯片供电电压范围为4.2V~30V，功率级的工作电压范围为1V~26V。是目前15W无线充发射端输入电压范围最宽的一款芯片。

3.2转换效率

SCT63340内部集成13mohm的全桥MOS管，其15W时的功率传输效率达86%，高于行业平均水平。