蘋果在去年發布了三款無線充電手機 iPhone 8/8 plus、iPhone X 后,瞬間點燃了無線充電市場,目前國內品牌小米、華為已經發布了無線充電手機 MIX2S 和 Mate RS,其他的國內手機品牌也將積極的參與到無線充電市場里,并將在年底前陸續推出無線充電手機,而火爆的無線充電市場也必將帶動無線充電器出貨量的高速增長。從目前小米 MIX2S 售賣情況我們可以看到,用戶訂購的 MIX2S 手機已經寄到用戶手中,但無線充電器由于產能不及卻要晚幾天才可以寄到用戶手中,這也說明用戶對無線充電器的需求非常旺盛。

目前市場現狀

分析過無線充電市場后,我們發現了一個奇怪的現象:一方面是用戶對無線充電器的需求非常旺盛;另一方面是用戶對 TX 產品的高價格,低性能,無貨問題的吐槽。為什么會出現這種矛盾,我們通過探訪業內專業人士,讓他們幫我們解析。

一業內人士分析道:目前市場上的無線充電器基本還是采用 MCU+分立元器件的方案

(如下圖)。

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由于此方案采用了較多的元器件,包括主控的 MCU、信號處理的運放 IC、供電電路、驅動線圈的 H 橋、驅動 H 橋的驅動器,還有眾多的電阻電容。此方案在 BOM 成本上本就比較高,再加上近段時間 MOSFET、電阻、電容缺貨并大幅漲價,導致發射器生產廠家的生產成本升高,產能跟不上,傳遞到客戶端就出現了吐槽的產品價格高,無貨問題。同時MCU+分立元器件的方案較多的外圍元器件也造成了工程師較難把控設計一致性,工廠較 難把控生產一致性,導致無線充電器的性能欠佳,傳遞到客戶端就出現了吐槽的充電不穩定掉線等問題。

如何破局

從市場需求看,新一代的無線充電器方案只有解決目前用戶吐槽的問題,才可以讓無線充電市場真正火爆。業內人士指出,為了適應市場需求,優化產品性能,新一代的 SoC IC 無線充電器方案自身的優勢將促使其逐漸成為破解僵局的未來新趨勢。高集成度的單片無線充電發射器 IC 能夠把現有方案中的全橋驅動電路、電壓電流檢測/信號解調電路、LDO 和MCU 整合為一顆高集成度的單片無線充電發射器 IC,基于這樣 IC 的方案可以更好的適應市場, 同時也是配件生產廠商更傾向選擇的高性價比方案。此外,SoC 內置有 Q 值檢測電路,在FOD 檢測方面會更加靈敏,符合 EPP 的要求。

表格

從上表我們能夠直觀地看出,SoC IC 集成度明顯提升,把大部分外圍電路都集成入 IC 內,內部集成了全橋 MOSFET 驅動器、電壓電流檢測、信號解調、降壓芯片、Q 值檢測等功能。因此基于 SoC IC 的方案不僅會具有 MCU 方案的靈活度,同時高集成度也會使得外圍電路極簡,BOM 成本低,能夠有效優化成本和工藝開銷,這是目前 MCU 分立方案無法比擬的。

下圖是易沖無線 SoC IC “EC8000 系列”方案,可以明顯看出 PCB 內部僅需一顆高度集成的 SoC 主控芯片,搭配兩個集成 MOS,即可成為一個完整的無線充電器,不再需要MCU+外圍元器件的復雜方案,整個電路板非常簡潔。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。

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由此可以看出 SoC IC 高度集成帶來的好處有:

  1. 價格優勢大:相比 MCU 分立元器件方案,SoC IC 集成了 LDO/Buck 降壓、全橋驅動、Q 值檢測和電壓電流檢測/信號解調等功能,將 MCU 方案外置的這些電路都集成到了一顆 IC 內部。集成度的提高使得外圍 BOM 成本降低,從而導致產品成本低,最終售價降低。這自然解決了用戶抱怨的價格高的問題,因而可以預測如此低價格的 TX 必將成為破局之刀,會迅速普及并占領市場。

  2. 生產簡便:如此高集成度的 IC 方案使得外圍元器件數量減少,PCB 面積更小。因此采購備貨少,生產一致性高,生產效率高。同時外圍電阻電容,MOSFET 元件的減少能夠有效規避因為元件缺貨漲價而影響生產。產品產能的提高,能夠解決用戶抱怨的無貨問題。

  3. 性能高:現有的 MCU+分立元器件方案,由于外圍元器件比較多,因此設計難度大, 且產品的一致性較難保證。而 SoC 的高集成度方案將外圍電壓電流檢測、供電穩壓、MOS 驅動器、接收信號解調以及 Q 值檢測通通內置,從而降低了設計難度,只需工程師通過配置寄存器即可實現功能集成。內置過壓保護和 Q 值檢測電路,用戶使用更安全。保證了產品的 FOD、充電穩定性、溫控等性能,一致性良好,解決了用戶抱怨的性能問題。

總結

由此可見,SoC 方案相比 MCU 分立元器件方案存在顯著的提升,高集成度能夠為產品性能更好的保駕護航,解決目前無線充電市場的冰局。目前在過流過壓異物檢測、Qi-EPP 標準、三星和蘋果快充等方面也都提供很好支持,并且在成本、設計復雜度等方面也存在諸多優勢。 因此,在無線充電發射端設計上,SoC 方案或將成為主流之選。