无线充扮演什么角色？

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无线充电的应用场景广阔，从功率分布看，从小于5W（如可穿戴设备）到数W（如手机/平板、笔记本电脑、电动工具、厨电）到kW级（如汽车）都会出现。随着华为、小米等国内手机将无线充电作为标配，2018年手机带来的无线充电改变会非常大。其中，7.5W和10W将成为主力。

图：活动现场

同时，在今年春节前，市场上做的5W方案非常多。这些方式比较原始，在今年只会成为礼品市场。但是，这一市场对无线充电的要求也会越来越高。发热将是无线充电需要解决的一个主要问题。

这是日前在ASPENCORE旗下《电子工程专辑》、《EDN》和《国际电子商情》共同举办的“无线充电与快速充电技术论坛”上，微源半导体总经理戴兴科在其“无线充电现有解决方案及未来思考”演讲中所谈到的问题。同时他也重点谈及了无线充电未来发展的五点思考。笔者也注意到他们家一个比较特别的产品——协议（诱骗）芯片。

图：微源半导体总经理戴兴科在技术论坛上做精彩演讲

无线充电市场目前的理解

首先他谈论了我们现在对无线充电的理解，如下：

无线充电技术已存在多年，Apple发布iPhone X后得到爆发性成长
无线充电应用的产品非常广，如IoT、手机、笔记本电脑、电动工具、汽车等
无线充电应用的场景非常广，如家用消费、办公室、车用、公共场所、共享领域等 *无线充电应用的标准不统一，如WPC Qi、PMA、A4WP
无线充电应用的需求大，如每人的手机充电需要3台以上不同应用场景

目前，无线充电的实现方式主要有电磁感应和磁共振两种，前者是主流。苹果手机采用的电磁感应技术是定频调压方式，这对做SoC或系统级的人来讲，是一场小小的革命，因为整个电路和软件都得要修改，他表示。

据某市场咨询公司预测，2018年无线充电的出货量将达到6亿台以上。“但从实际来看，2018年会远远超出这一数据——光深圳就有3000家以上的无线充电厂家，而且我们公司每天有50家客户在增加。这么多公司在做，一定会促进发射端数量的突破。我个人认为，无线充电会是一种刚需。当你没有用的时候，你会理解它又慢又发热，效率也不高。但这三个不足之处可能跟个人的使用习惯有关。当你用过之后才会觉得它非常方便。”他指出。

无线充电解决方案及集成趋势

下图是无线充电的原理结构，它采用磁场耦合的方式。“大约在5年前，无线充电刚出现的时候，我理解的是，无线充电其实就相当于一个电磁炉，里面就一个MCU，是系统厂商的机会，跟电源管理没有什么关系。随着快充出现，无线充电突然就消失了。但现在随着苹果手机引入，这个市场又重新起来。我们觉得这一波无线充电会来得比较猛。”戴总谈到。

从电路原理结构上来讲，Tx和Rx端非常简单。在Tx端，MCU控制驱动器，然后控制MOSFET，再通过电容耦合给线圈。再通过传感采样，告诉MCU功率到了多少，然后调整。这个线路有它的局限性。“比如说前几天，我们用iPhone X在一个客户的板子上试，充到了9V/1.3A，也不知道对不对。但是苹果工作的功率是7.5W，我不知道是控制错了，还是我的手机有问题。”戴总指出，“现在功率的部分，其实大家说的5W、7.5W和10W，到最后并不是核心的参数。当我把手机拿进一点或隔远一点，它的功率变化非常大。因此，整个无线充电的设计不只是电路的部分，结构（包括线圈的大小、线圈的摆放方式等）也决定最终功率是多少。”

判断一家SoC或MCU的公司，它的方案是否成熟，主要在于SoC/MCU的采样和控制准不准，因为其他的硬件都一样。

在无线充电上，微源的解决方案主要给MCU/SoC周边做配套，包括驱动芯片LP1111和上下半桥MOSFET。

“我们觉得，无线充电最终将会是价格战，它没有什么太多的地方（功能）可以玩。”戴总说。

现在无线充电电路板上的元件还比较多，在大批量生产时容易出现加工问题、贴片问题等。因此业界也在思考，如何简化上面的元器件数量。包括最近电阻涨价，也让大家措手不及。“我最近去到一个客户那里，当它一个月贴到2kk时，一颗电阻、一颗电容对它来说都是大问题。因此我们做了一颗双驱动芯片LP1120。这样做H桥的时候，一颗驱动加2颗MOSFET就可以完成。”戴总说。另外还有驱动芯片+MOSFET的组合芯片LP1130，这样一颗SoC加2颗LP1130，就完成了整个主回路设计。而且LP1130是用SO8封装，非常方便生产。另外微源也在做一颗更高集成度的芯片，LP1140，它集成了2颗驱动、2颗MOSFET和电压电流采样，采用SOP16封装，这样一颗SoC加一颗LP1140就完成了设计，可以更大程度地方便生产，降低成本。

基于这个思考，未来的无线充电可能只需要一颗MCU（覆盖协议部分）加一颗后装ASIC，再加电容和线圈就完成了最终的布局。这样更有利于无线充电的普及，也可以更进一步缩小电路板尺寸。

另外，无线充电应用在汽车上是一个非常标准的场景。因为汽车环境非常恶劣，所以需要保证无线充电在车上能安全使用。目前在车载充电器这部分，微源有1A到6A的产品供各位使用，这些产品提供汽车所需各种保护机制。“对于消费类厂商进入到车载市场，还是有一些门槛，里面的坑太多了。我们家用了4年的时间，把里面的坑（包括高温、高压、冲击等）都拆了。”他补充。

另外笔者还听到一款特别的产品，叫协议（诱骗）芯片。“我们看到现在在做7.5W、10W的厂商，国内的MCU明显滞后。它们目前最大的问题就是协议的兼容性做不好，因为它们想用最便宜的MCU去带动市场，然后出来的电压去跟各种协议芯片握手的时候非常不准确。在这种需求下，我们做了一颗协议诱骗的芯片。这样MCU+这颗诱骗芯片，就可以把市面上百分之七八十的快充充电器的电给诱骗出来，进行快充。这颗芯片采用ASIC方式，所以它的握手非常成功。它可以保证MCU信号的上升沿下降沿非常准确。”戴总解释说。

无线充电未来的五点思考及戴总观点

1.SoC内置驱动与分立方案的优劣势是什么?

目前，一些芯片商可能会推出驱动内置的SoC。这样可以让BOM变得简单一点，让供应链变得可控一点。从成本来看，SoC和驱动是两种完全不同的工艺。从芯片设计的角度说，驱动需要高压工艺，是模拟器件；SoC是5V工艺，是数字器件。对于数字芯片，工艺越小越好（比如台积电现在到7nm），成本越低。但我们驱动器现在采用110nm，就没有想法再往下做，因为对模拟部分来说，最重要的是电压、电流的能力以及精度的可靠性。对MCU则追求的是运算能力、成本和引脚数等。因此，如果将这二者组合起来，成本至少上升3倍以上，未来没有意义——现在还有意义，因为SoC现在单价还高，但不久的将来将会到1元RMB以下。从芯片设计的角度，MCU内置驱动对于5W的应用会有优势，因为它不需要高压，而对于5W以上的应用，理论上它不会有任何优势——现在还有优势，因为驱动目前单价也还太高。

2.单芯片半桥全桥与分立方案的优劣势是什么?

国内有一家公司出了一颗H桥的单芯片SoC，搭配它们自己的方案在我们那推广。但我们看到spec之后在想，这样的单芯片方案真的是客户需要吗?它的功率怎么样做到兼容?它里面非常致命的是MOSFET该做多大。这对成本管控会是个很大的问题。一切的需求是来自于现在整个无线充电供应链，它的成本大家都还有“肉”。到只剩“骨头”的时候，SoC的方案会消失。它不可能做得过分立方案，比如我们的驱动做成SO8，第一这种配置非常通用，而且没有产能和成本问题。这种方案已经做到了极限。因此，SoC在某个阶段可能有优势，但是从长远来看，针对不同功率，它可能优势体现得不一样。

3.无线充电对于体积的需求是否会大于对成本的需求?

显然，无线充电对成本的需求大过对体积的要求。对用户来说希望的是，手机放上去是稳稳的。当然，小的产品有，比如像给可穿戴设备去用的。

4.SoC与简易MCU在无线充电未来的前景如何?

现在有很多客户都对外说自己是SoC方案，那么SoC和MCU到底哪种将成为未来的主流?我认为还是取决于成本。因为MCU成本现在已经非常便宜了，这么多年也逐渐成熟，SoC离成熟还有距离。

5.无线充电效率的提升与减小发热的方向如何?

目前我们测到的效率在85~86%，88%已经是极限了。那么如何把效率提升到95%，这是行业内所有人都应该去思考的。那么电容耦合真的是唯一的方案吗?

这个实际推广还有很长的路要走

像现在推出的手机无线充电，感觉还是很鸡肋啊

对我来说主要是放在办公桌上碎片化的时间

这个如果不能突破传输功率传输转换效率等问题恐怕还有很长的路要走

还有传输距离吧，必须贴着圆盘才能充电，还容易发热。
不过成本已经降低很多了，几十块钱就能买一个。
不可否认的是无线充电是未来趋势

无线充电可以可以防止充电的时候玩手机啊，哈哈哈