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98娱乐手机·无线充电价格战趋势下,SoC和分立方案谁将成主流?

2020-01-09 09:08:54 访问:4373

98娱乐手机·无线充电价格战趋势下,SoC和分立方案谁将成主流?

98娱乐手机,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。

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。

首先他谈论了我们现在对无线充电的理解,如下:

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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?

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