無線充電的應用場景廣闊，從功率分布看，從小于5W（如可穿戴設備）到數W（如手機/平板、筆記本電腦、電動工具、廚電）到kW級（如汽車）都會出現。隨著華為、小米等國內手機將無線充電作為標配，2018年手機帶來的無線充電改變會非常大。其中，7.5W和10W將成為主力。

圖：活動現場

同時，在今年春節前，市場上做的5W方案非常多。這些方式比較原始，在今年只會成為禮品市場。但是，這一市場對無線充電的要求也會越來越高。發熱將是無線充電需要解決的一個主要問題。

這是日前在ASPENCORE旗下《電子工程專輯》、《EDN》和《國際電子商情》共同舉辦的“無線充電與快速充電技術論壇”上，微源半導體總經理戴興科在其“無線充電現有解決方案及未來思考”演講中所談到的問題。同時他也重點談及了無線充電未來發展的五點思考。筆者也注意到他們家一個比較特別的產品——協議（誘騙）芯片。

圖：微源半導體總經理戴興科在技術論壇上做精彩演講

無線充電市場目前的理解

首先他談論了我們現在對無線充電的理解，如下：

無線充電技術已存在多年，Apple發布iPhone X后得到爆發性成長

無線充電應用的產品非常廣，如IoT、手機、筆記本電腦、電動工具、汽車等

無線充電應用的場景非常廣，如家用消費、辦公室、車用、公共場所、共享領域等 *無線充電應用的標準不統一，如WPC Qi、PMA、A4WP

無線充電應用的需求大，如每人的手機充電需要3臺以上不同應用場景

目前，無線充電的實現方式主要有電磁感應和磁共振兩種，前者是主流。蘋果手機采用的電磁感應技術是定頻調壓方式，這對做SoC或系統級的人來講，是一場小小的革命，因為整個電路和軟件都得要修改，他表示。

據某市場咨詢公司預測，2018年無線充電的出貨量將達到6億臺以上。“但從實際來看，2018年會遠遠超出這一數據——光深圳就有3000家以上的無線充電廠家，而且我們公司每天有50家客戶在增加。這么多公司在做，一定會促進發射端數量的突破。我個人認為，無線充電會是一種剛需。當你沒有用的時候，你會理解它又慢又發熱，效率也不高。但這三個不足之處可能跟個人的使用習慣有關。當你用過之后才會覺得它非常方便。”他指出。

無線充電解決方案及集成趨勢

下圖是無線充電的原理結構，它采用磁場耦合的方式。“大約在5年前，無線充電剛出現的時候，我理解的是，無線充電其實就相當于一個電磁爐，里面就一個MCU，是系統廠商的機會，跟電源管理沒有什么關系。隨著快充出現，無線充電突然就消失了。但現在隨著蘋果手機引入，這個市場又重新起來。我們覺得這一波無線充電會來得比較猛。”戴總談到。

從電路原理結構上來講，Tx和Rx端非常簡單。在Tx端，MCU控制驅動器，然后控制MOSFET，再通過電容耦合給線圈。再通過傳感采樣，告訴MCU功率到了多少，然后調整。這個線路有它的局限性。“比如說前幾天，我們用iPhone X在一個客戶的板子上試，充到了9V/1.3A，也不知道對不對。但是蘋果工作的功率是7.5W，我不知道是控制錯了，還是我的手機有問題。”戴總指出，“現在功率的部分，其實大家說的5W、7.5W和10W，到最后并不是核心的參數。當我把手機拿進一點或隔遠一點，它的功率變化非常大。因此，整個無線充電的設計不只是電路的部分，結構（包括線圈的大小、線圈的擺放方式等）也決定最終功率是多少。”

判斷一家SoC或MCU的公司，它的方案是否成熟，主要在于SoC/MCU的采樣和控制準不準，因為其他的硬件都一樣。

在無線充電上，微源的解決方案主要給MCU/SoC周邊做配套，包括驅動芯片LP1111和上下半橋MOSFET。

“我們覺得，無線充電最終將會是價格戰，它沒有什么太多的地方（功能）可以玩。”戴總說。

現在無線充電電路板上的元件還比較多，在大批量生產時容易出現加工問題、貼片問題等。因此業界也在思考，如何簡化上面的元器件數量。包括最近電阻漲價，也讓大家措手不及。“我最近去到一個客戶那里，當它一個月貼到2kk時，一顆電阻、一顆電容對它來說都是大問題。因此我們做了一顆雙驅動芯片LP1120。這樣做H橋的時候，一顆驅動加2顆MOSFET就可以完成。”戴總說。另外還有驅動芯片+MOSFET的組合芯片LP1130，這樣一顆SoC加2顆LP1130，就完成了整個主回路設計。而且LP1130是用SO8封裝，非常方便生產。另外微源也在做一顆更高集成度的芯片，LP1140，它集成了2顆驅動、2顆MOSFET和電壓電流采樣，采用SOP16封裝，這樣一顆SoC加一顆LP1140就完成了設計，可以更大程度地方便生產，降低成本。

基于這個思考，未來的無線充電可能只需要一顆MCU（覆蓋協議部分）加一顆后裝ASIC，再加電容和線圈就完成了最終的布局。這樣更有利于無線充電的普及，也可以更進一步縮小電路板尺寸。

另外，無線充電應用在汽車上是一個非常標準的場景。因為汽車環境非常惡劣，所以需要保證無線充電在車上能安全使用。目前在車載充電器這部分，微源有1A到6A的產品供各位使用，這些產品提供汽車所需各種保護機制。“對于消費類廠商進入到車載市場，還是有一些門檻，里面的坑太多了。我們家用了4年的時間，把里面的坑（包括高溫、高壓、沖擊等）都拆了。”他補充。

另外筆者還聽到一款特別的產品，叫協議（誘騙）芯片。“我們看到現在在做7.5W、10W的廠商，國內的MCU明顯滯后。它們目前最大的問題就是協議的兼容性做不好，因為它們想用最便宜的MCU去帶動市場，然后出來的電壓去跟各種協議芯片握手的時候非常不準確。在這種需求下，我們做了一顆協議誘騙的芯片。這樣MCU+這顆誘騙芯片，就可以把市面上百分之七八十的快充充電器的電給誘騙出來，進行快充。這顆芯片采用ASIC方式，所以它的握手非常成功。它可以保證MCU信號的上升沿下降沿非常準確。”戴總解釋說。

無線充電未來的五點思考及戴總觀點

1.SoC內置驅動與分立方案的優劣勢是什么？

目前，一些芯片商可能會推出驅動內置的SoC。這樣可以讓BOM變得簡單一點，讓供應鏈變得可控一點。從成本來看，SoC和驅動是兩種完全不同的工藝。從芯片設計的角度說，驅動需要高壓工藝，是模擬器件；SoC是5V工藝，是數字器件。對于數字芯片，工藝越小越好（比如臺積電現在到7nm），成本越低。但我們驅動器現在采用110nm，就沒有想法再往下做，因為對模擬部分來說，最重要的是電壓、電流的能力以及精度的可靠性。對MCU則追求的是運算能力、成本和引腳數等。因此，如果將這二者組合起來，成本至少上升3倍以上，未來沒有意義——現在還有意義，因為SoC現在單價還高，但不久的將來將會到1元RMB以下。從芯片設計的角度，MCU內置驅動對于5W的應用會有優勢，因為它不需要高壓，而對于5W以上的應用，理論上它不會有任何優勢——現在還有優勢，因為驅動目前單價也還太高。

2.單芯片半橋全橋與分立方案的優劣勢是什么？

國內有一家公司出了一顆H橋的單芯片SoC，搭配它們自己的方案在我們那推廣。但我們看到spec之后在想，這樣的單芯片方案真的是客戶需要嗎？它的功率怎么樣做到兼容？它里面非常致命的是MOSFET該做多大。這對成本管控會是個很大的問題。一切的需求是來自于現在整個無線充電供應鏈，它的成本大家都還有“肉”。到只剩“骨頭”的時候，SoC的方案會消失。它不可能做得過分立方案，比如我們的驅動做成SO8，第一這種配置非常通用，而且沒有產能和成本問題。這種方案已經做到了極限。因此，SoC在某個階段可能有優勢，但是從長遠來看，針對不同功率，它可能優勢體現得不一樣。

3.無線充電對于體積的需求是否會大于對成本的需求？

顯然，無線充電對成本的需求大過對體積的要求。對用戶來說希望的是，手機放上去是穩穩的。當然，小的產品有，比如像給可穿戴設備去用的。

4.SoC與簡易MCU在無線充電未來的前景如何？

現在有很多客戶都對外說自己是SoC方案，那么SoC和MCU到底哪種將成為未來的主流？我認為還是取決于成本。因為MCU成本現在已經非常便宜了，這么多年也逐漸成熟，SoC離成熟還有距離。

5.無線充電效率的提升與減小發熱的方向如何？

目前我們測到的效率在85~86%，88%已經是極限了。那么如何把效率提升到95%，這是行業內所有人都應該去思考的。那么電容耦合真的是唯一的方案嗎？