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前言

汽車，已成為大眾生活的重要的組成部分，汽車產業也是我國工業類的支柱產業之一。隨著科技的不斷進步，節能減排、低碳環保的要求不斷提高，電動汽車已經作為國家發力重點方向，也是中國汽車工業實現彎道超車、跨越式發展的難得契機。

半導體，是重要的工業基礎材料，基于行業上下游產業鏈的布局、國家政策的扶持、人才的快速回流，近年來國產半導體處于飛速發展的階段，南芯半導體，也乘著行業的東風，飛速發展，不斷突破，取得了傲人的成績。

汽車與半導體結合的汽車電子，也在迅速的演進，不斷給人們帶來更好的便利體驗，如：自動(輔助)駕駛所用到的雷達、攝像頭、輔助駕駛芯片；智能座艙的多功能大屏幕、導航、通信等，以及車載充電。

車載充電目前有兩大發展方向：有線充電和無線充電，下面充電頭網將分別介紹兩種充電方式的發展歷程，幫助大家了解南芯在車充領域的產品布局。

有線充電

點煙器很早就是汽車上的標配，甚至一直延續到今天，它是為了滿足吸煙者在開車時不便明火點煙而應運而生。但在近幾年，隨著智能手機的普及和車內充電需求的增加，點煙器 USB 充電頭成為了消費類電子的爆款產品，這也是我們看到的第一代車載“有線充電”產品。

第一代有線充電

車載充電器的輸入是汽車點煙器的接口，直接連接汽車的 12v 鉛酸電池，其 USB 口輸出早期只支持 5v，所以只需一個降壓型 DC/DC；但隨著快充的普及，車充的 USB 口輸出要能夠支持5v-20v 的超寬范圍，于是升降壓型的 DC/DC以及快充協議芯片強勢發展，該方案和充電寶所需的寬范圍輸出方案一致。

南芯半導體正是憑借車充和充電寶類產品所需要的高技術門檻的升降壓 DC/DC 產品，一舉奠定在電源管理芯片領域的江湖地位。隨著公司飛速發展進步，南芯的電源和電池管理類芯片已成為消費類最頂端的手機/筆記本類產品的頭部玩家，并在下述的汽車級產品中取得重大突破。

第二代有線充電

上述的車載點煙器充電器，其實屬于消費級別配件類產品，但隨著車載充電的強烈需求，諸多整車廠直接將 USB 口集成在了汽車中控臺上，這也是所謂的第二代車載有線充電方案。

從技術方案上來講，此類產品和第一代車充架構基本一樣，一般以5v輸出為主，或支持一些蘋果或三星基本快充功能，15w功率以內。但整個方案做到汽車車機里面，就已經是真正意義上的前裝產品了，需要符合嚴苛的車規標準和認證，這和傳統配件類產品有了本質差異。

而南芯半導體推出的SC8101Q，經過了AEC-Q100認證，已經打入眾多汽車客戶。

SC8101Q 是一顆車規級32V/5A同步降壓變換器, 支持40V的最高絕對耐壓。集成45mΩ/35mΩ 上下開關管和90uA的靜態電流使得其在整個負載范圍內都可以獲得理想的轉換效率。Flip-Chip QFN的封裝，可以消除內部Bonding Wire在開關節點上帶來的震蕩，從而獲得較好的EMI性能。

第三代有線充電

車載第三代有線充電方案，則是隨著手機 USB-C 口大功率快充的普及，以及多種快充協議的蓬勃發展應運而生，定義為能夠支持通信協議的大功率快充的方案。

USB-C 作為通用的電子接口，在手機等電子設備上已被普遍采用，其良好的兼容性、優秀的通信功以及最大能夠支持到百瓦級別的功率等特點，注定會統一汽車的對外接口。當然，由于汽車電子要求的長期性和高兼容新，USB-A接口也會存在較長一段時間。

實現手機快充，需要升降壓 DC/DC 芯片和通信協議芯片的共同協作。升降壓 DC/DC 芯片的功能描述可參照第一代充電方案介紹，但做到車內，必然要經過嚴苛的AEC-Q100認證。

而通信協議芯片是快充的靈魂。目前國內外各廠家基本都有自己的私有快充協議或公有協議，如常見的 QC，AFC，VOOC，SCP，Flash charge，基于 CC 的私有協議等，以及在世界范圍通用的 PD 和中國通用融合協議 UFCS 等。

南芯半導體推出的車規升降壓芯片SC8701Q，協議芯片 SC2021Q，支持手機的全電壓范圍和多種通信協議，可以支持市面上絕大部分的手機快充，是一套汽車大功率有線快充的完整方案。

SC8701Q 是一顆同步4功率管buck-boost控制器，輸出電壓能夠高于/等于或低于輸入電壓，超高的轉換效率能有效提升系統的熱性能。支持超寬的輸入及輸出電壓，采用了10V/2A MOSFET驅動器，最大限度地使用外部MOSFET以獲得高效率。

SC8701Q支持輸入電流限流，輸出電流限流，過溫保護以確保芯片能正常工作在各種異常情況。輸出電壓及輸入輸出電流限流可通過PWM信號動態調整，開關頻率為200KHz至600KHz可調，客戶可靈活的依據系統需求進行相應設計。

除了無線充電應用外，SC8701Q還可以應用在60W有線快充和ADAS的360°環視系統的ECU中給Camera供電。該同步升降壓控制器已通過AEC-Q100 Grade1 認證。

SC2021Q 是一款高度集成的Type-C/PD和DPDM快充控制器。符合最新的Type-C和PD 3.0標準，通過了USB PD3.1符合性測試。芯片支持專有的高壓快充協議，包含一組USB-C接口和兩組DPDM接口，滿足1A+1C雙口快充應用。

南芯SC2021Q內部集成32位高性能MCU內核，2.5Kb內存和32Kb的MTP存儲器，具備良好的協議兼容性和豐富的控制接口，還支持私有快充協議，可用于車充以及快充應用。

SC2021Q 通過集成 USB PD 基帶 PHY、Type-C 檢測、雙 DPDM PHY、內置 VBUS 放電路徑、VCONN 電源、可編程反饋補償、電壓和電流檢測、10-bit ADC、雙 10-bit DACs,、NMOS 柵極驅動器、I2C 接口和保護電路，來最大限度地減少外部組件。

無線充電

無線充電是車載充電的絕佳方案。上車之后，將手機、車鑰匙等放在無線充電發射板上即可充電，無需繁瑣的接插動作，中控臺上不會出現一根討厭的線纜。當然，無線充電發射板還是需要從汽車的點煙器或者USB口取電，不過這條線可以被固定或隱藏，有些廠家也推出了更好的解決方案。

第一代無線充電

第一代車載無線充電方案是從配件類開始，標準的 Qi 協議，從最基礎的 5w 功率逐步過渡到 15w。

南芯在此很早就有布局，目前此類產品在國內出貨量占比很高，如第一代有線充電方案一樣，目前南芯已重點發力手機和汽車。

第二代無線充電

第二代車載無線充電方案，是以無線充電功能模塊形式整合到汽車上，和車載有線充電路線一樣，所有規格全部都需要升級為汽車標準。

南芯 SC8101Q/SC8701Q+SC5003Q，提供完整的 15w 無線充電解決方案，支持標準 Qi 協議，通過汽車 AEC-Q100 認證，被多家 Tier1 所采用，并已出現在比亞迪、上汽通用、一汽紅旗、現代等多品牌車型上，多款海外車型也正在設計當中。

除了無線充電應用外，SC8701Q還可以應用在60W有線快充和ADAS的360°環視系統的ECU中給Camera供電。該同步升降壓控制器已通過AEC-Q100 Grade1 認證。

SC5003Q 是南芯推出的車規級高度集成的無線功率發射機模擬前端，包含實現WPC兼容發射機所需的所有模擬組件。

同時SC5003Q集成了高精度的Q值檢測功能，可以輕松實現異物檢測功能，與發射機控制器一起創建高性能無線功率發射機，并符合WPC V1.2.4 EPP和BPP規范。該無線功率發射機模擬前端已通過AEC-Q100 Grade1 認證。

第三代無線充電

第三代車載無線充電，是在 15w 的 Qi 標準基礎上，授權了手機廠家的私有協議。由于 Qi 標準目前最大僅支持到 15w，而國產手機在充電功率上已支持到了政策限制的頂格 50w。

所以，要實現對手機的 50w 無線充電，必然要走自己的私有協議。但目前各家私有協議并不兼容，且手機廠處于強勢壟斷地位。這造成了一些方案較為復雜且成本高昂，在主流車型當中目前仍以第二代 15w 方案為主。后續看行業的發展和推進情況，如果可以像有線充電一樣，統一協議標準或取消授權壁壘，則會再一次加速大功率無線快充方案的普及。