苹果在去年发布了三款无线充电手机 iPhone 8/8 plus、iPhone X 后,瞬间点燃了无线充电市场,目前国内品牌小米、华为已经发布了无线充电手机 MIX2S 和 Mate RS,其他的国内手机品牌也将积极的参与到无线充电市场里,并将在年底前陆续推出无线充电手机,而火爆的无线充电市场也必将带动无线充电器出货量的高速增长。从目前小米 MIX2S 售卖情况我们可以看到,用户订购的 MIX2S 手机已经寄到用户手中,但无线充电器由于产能不及却要晚几天才可以寄到用户手中,这也说明用户对无线充电器的需求非常旺盛。

目前市场现状

分析过无线充电市场后,我们发现了一个奇怪的现象:一方面是用户对无线充电器的需求非常旺盛;另一方面是用户对 TX 产品的高价格,低性能,无货问题的吐槽。为什么会出现这种矛盾,我们通过探访业内专业人士,让他们帮我们解析。

一业内人士分析道:目前市场上的无线充电器基本还是采用 MCU+分立元器件的方案

(如下图)。

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由于此方案采用了较多的元器件,包括主控的 MCU、信号处理的运放 IC、供电电路、驱动线圈的 H 桥、驱动 H 桥的驱动器,还有众多的电阻电容。此方案在 BOM 成本上本就比较高,再加上近段时间 MOSFET、电阻、电容缺货并大幅涨价,导致发射器生产厂家的生产成本升高,产能跟不上,传递到客户端就出现了吐槽的产品价格高,无货问题。同时MCU+分立元器件的方案较多的外围元器件也造成了工程师较难把控设计一致性,工厂较 难把控生产一致性,导致无线充电器的性能欠佳,传递到客户端就出现了吐槽的充电不稳定掉线等问题。

如何破局

从市场需求看,新一代的无线充电器方案只有解决目前用户吐槽的问题,才可以让无线充电市场真正火爆。业内人士指出,为了适应市场需求,优化产品性能,新一代的 SoC IC 无线充电器方案自身的优势将促使其逐渐成为破解僵局的未来新趋势。高集成度的单片无线充电发射器 IC 能够把现有方案中的全桥驱动电路、电压电流检测/信号解调电路、LDO 和MCU 整合为一颗高集成度的单片无线充电发射器 IC,基于这样 IC 的方案可以更好的适应市场, 同时也是配件生产厂商更倾向选择的高性价比方案。此外,SoC 内置有 Q 值检测电路,在FOD 检测方面会更加灵敏,符合 EPP 的要求。

表格

从上表我们能够直观地看出,SoC IC 集成度明显提升,把大部分外围电路都集成入 IC 内,内部集成了全桥 MOSFET 驱动器、电压电流检测、信号解调、降压芯片、Q 值检测等功能。因此基于 SoC IC 的方案不仅会具有 MCU 方案的灵活度,同时高集成度也会使得外围电路极简,BOM 成本低,能够有效优化成本和工艺开销,这是目前 MCU 分立方案无法比拟的。

下图是易冲无线 SoC IC “EC8000 系列”方案,可以明显看出 PCB 内部仅需一颗高度集成的 SoC 主控芯片,搭配两个集成 MOS,即可成为一个完整的无线充电器,不再需要MCU+外围元器件的复杂方案,整个电路板非常简洁。SoC 方案内部集成了无线充电驱动, 运放,主控内核,内置温度保护功能,所有功能由一颗芯片实现。

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由此可以看出 SoC IC 高度集成带来的好处有:

  1. 价格优势大:相比 MCU 分立元器件方案,SoC IC 集成了 LDO/Buck 降压、全桥驱动、Q 值检测和电压电流检测/信号解调等功能,将 MCU 方案外置的这些电路都集成到了一颗 IC 内部。集成度的提高使得外围 BOM 成本降低,从而导致产品成本低,最终售价降低。这自然解决了用户抱怨的价格高的问题,因而可以预测如此低价格的 TX 必将成为破局之刀,会迅速普及并占领市场。

  2. 生产简便:如此高集成度的 IC 方案使得外围元器件数量减少,PCB 面积更小。因此采购备货少,生产一致性高,生产效率高。同时外围电阻电容,MOSFET 元件的减少能够有效规避因为元件缺货涨价而影响生产。产品产能的提高,能够解决用户抱怨的无货问题。

  3. 性能高:现有的 MCU+分立元器件方案,由于外围元器件比较多,因此设计难度大, 且产品的一致性较难保证。而 SoC 的高集成度方案将外围电压电流检测、供电稳压、MOS 驱动器、接收信号解调以及 Q 值检测通通内置,从而降低了设计难度,只需工程师通过配置寄存器即可实现功能集成。内置过压保护和 Q 值检测电路,用户使用更安全。保证了产品的 FOD、充电稳定性、温控等性能,一致性良好,解决了用户抱怨的性能问题。

总结

由此可见,SoC 方案相比 MCU 分立元器件方案存在显著的提升,高集成度能够为产品性能更好的保驾护航,解决目前无线充电市场的冰局。目前在过流过压异物检测、Qi-EPP 标准、三星和苹果快充等方面也都提供很好支持,并且在成本、设计复杂度等方面也存在诸多优势。 因此,在无线充电发射端设计上,SoC 方案或将成为主流之选。

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