摘要： 本文深入探討國(guó)科安芯推出的車規(guī)級(jí)ASM1042芯片在汽車無線充電模塊中的應(yīng)用潛力，著重分析其性能特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景及面臨的挑戰(zhàn)。通過對(duì)芯片性能的詳細(xì)剖析和測(cè)試數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)驗(yàn)證，結(jié)合汽車無線充電模塊的系統(tǒng)需求與功能特性，闡述該芯片在實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠通信中的優(yōu)勢(shì)與適用性，旨在為汽車電子領(lǐng)域的芯片選型與技術(shù)應(yīng)用提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考。

一、引言

隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車無線充電模塊逐漸成為提升用戶體驗(yàn)與便捷性的關(guān)鍵配置。其性能不僅取決于充電效率，還與模塊內(nèi)部的通信系統(tǒng)緊密相關(guān)。車規(guī)級(jí)ASM1042芯片憑借其優(yōu)異的性能，有望在汽車無線充電模塊中發(fā)揮關(guān)鍵作用，提升系統(tǒng)整體性能與可靠性。

二、汽車無線充電模塊的系統(tǒng)架構(gòu)與通信需求

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

汽車無線充電模塊主要由電源管理單元、無線充電發(fā)射端、無線充電接收端、通信控制單元以及相關(guān)傳感器與安全保護(hù)電路構(gòu)成。電源管理單元負(fù)責(zé)從汽車電池系統(tǒng)獲取電能并進(jìn)行處理；無線充電發(fā)射端將電能轉(zhuǎn)換為電磁場(chǎng)能量；無線充電接收端感應(yīng)電磁場(chǎng)能量并轉(zhuǎn)換回電能；通信控制單元負(fù)責(zé)模塊內(nèi)部組件間的信息交互及與汽車整車網(wǎng)絡(luò)的通信；相關(guān)傳感器與安全保護(hù)電路則確保充電過程的安全與穩(wěn)定。

（二）通信需求

在汽車無線充電模塊中，通信控制單元需與無線充電發(fā)射端和接收端進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，精確控制充電功率、頻率等參數(shù)，并與汽車整車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此，通信芯片需具備高速率、高可靠性、低延遲及良好的抗電磁干擾能力，以確保在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、車規(guī)級(jí)ASM1042芯片性能特點(diǎn)

（一）高速率通信能力

ASM1042芯片支持高達(dá)5Mbps的數(shù)據(jù)速率，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)CAN總線的1Mbps速率。這使得通信控制單元能夠更快速地傳輸充電控制指令、狀態(tài)信息及傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更精確的實(shí)時(shí)控制，減少充電過程中的功率波動(dòng)，提高充電效率與穩(wěn)定性。

（二）高耐壓性能

該芯片的總線故障保護(hù)電壓可達(dá)±70V，收發(fā)器共模輸入電壓范圍為±30V。在汽車電氣系統(tǒng)中，異常電壓可能導(dǎo)致組件損壞，而ASM1042芯片的高耐壓性能可有效抵御這些異常電壓，保護(hù)模塊免受損壞，確保系統(tǒng)在惡劣電壓環(huán)境下的可靠性與安全性。

（三）IO兼容性

ASM1042芯片支持3.3V和5V的MCUIO接口，為汽車無線充電模塊的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。不同汽車制造商的MCU可能采用不同的IO電壓標(biāo)準(zhǔn)，通過選擇合適的ASM1042芯片型號(hào)，可實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)復(fù)雜度與成本。

（四）低功耗與待機(jī)模式

ASM1042芯片具備低功耗待機(jī)模式，待機(jī)功耗低至微安級(jí)。在汽車無線充電模塊無需充電時(shí)，可進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)，減少對(duì)汽車電池的電量消耗，延長(zhǎng)電池使用壽命，符合汽車電子系統(tǒng)對(duì)節(jié)能的要求。

（五）高可靠性與保護(hù)特性

芯片具備多種保護(hù)特性，如IECESD保護(hù)高達(dá)±15kV、熱關(guān)斷保護(hù)、欠壓保護(hù)及顯性超時(shí)保護(hù)等。這些保護(hù)機(jī)制可有效防止芯片在受到靜電放電、過熱、電源電壓異常或通信引腳故障等情況下的損壞，提高汽車無線充電模塊在復(fù)雜工作環(huán)境中的可靠性與穩(wěn)定性。

四、ASM1042芯片在汽車無線充電模塊中的應(yīng)用場(chǎng)景****分析

（一）充電控制與監(jiān)測(cè)

通信控制單元通過ASM1042芯片與無線充電發(fā)射端和接收端進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電電壓、電流、功率等參數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的充電算法調(diào)整充電過程。例如，當(dāng)接收端檢測(cè)到充電設(shè)備電池電量接近充滿時(shí)，通信控制單元通過芯片發(fā)送指令降低充電功率，避免過充現(xiàn)象，延長(zhǎng)電池壽命。芯片的高速率通信能力確保了控制指令和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，提高了充電控制的精度與響應(yīng)速度。

（二）故障診斷與預(yù)警

ASM1042芯片的保護(hù)特性使其能夠在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)采取措施，并通過通信系統(tǒng)向汽車整車網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障預(yù)警信息。例如，當(dāng)芯片檢測(cè)到總線電壓異常時(shí)，會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制，并將故障代碼發(fā)送至車輛控制單元（VCU），VCU可根據(jù)故障信息采取相應(yīng)措施，確保行車安全。

（三）與汽車整車網(wǎng)絡(luò)的集成

ASM1042芯片支持ISO11898-2:2016和ISO11898-5:2007物理層標(biāo)準(zhǔn)，符合汽車網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，能夠方便地接入汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)。通過CAN總線，無線充電模塊可與其他電子控制單元（ECU）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)智能化的整車能源管理。

五、性能驗(yàn)證

（一）對(duì)稱性測(cè)試結(jié)果分析

在對(duì)稱性測(cè)試中，ASM1042芯片的輸出電壓對(duì)稱性參數(shù)VSYM在不同測(cè)試條件下均表現(xiàn)出良好的對(duì)稱性，遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。這表明芯片在發(fā)送顯性或隱性信號(hào)時(shí)，輸出電壓能夠保持較好的對(duì)稱性，對(duì)于保證CAN總線通信的信號(hào)質(zhì)量至關(guān)重要。在汽車無線充電模塊中，良好的信號(hào)對(duì)稱性可以減少信號(hào)反射、干擾等問題，提高通信的可靠性與抗噪性。

（二）低功耗喚醒測(cè)試結(jié)果分析

低功耗喚醒測(cè)試結(jié)果顯示，芯片的喚醒時(shí)間過濾時(shí)間為1.33us，能夠在短時(shí)間內(nèi)從待機(jī)模式切換至正常工作模式。這對(duì)于汽車無線充電模塊的節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要意義，避免了長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間下的高能耗問題，同時(shí)也提高了用戶體驗(yàn)的流暢性。

（三）功耗性能測(cè)試結(jié)果分析

功耗性能測(cè)試數(shù)據(jù)表明，ASM1042芯片在正常模式下的功耗表現(xiàn)良好。在典型負(fù)載條件下，顯性功耗和隱性功耗均在合理范圍內(nèi)，待機(jī)模式下的功耗僅為微安級(jí)。這些低功耗特性使得芯片在汽車無線充電模塊中的應(yīng)用能夠有效降低模塊的整體功耗，減少對(duì)汽車電池的負(fù)擔(dān)，符合汽車電子系統(tǒng)對(duì)節(jié)能的要求。

（四）開關(guān)性能測(cè)試結(jié)果分析

開關(guān)性能測(cè)試結(jié)果顯示，芯片的總環(huán)路延時(shí)在典型條件下遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的最大值，表明芯片在信號(hào)傳輸過程中具有快速的響應(yīng)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的通信切換。在汽車無線充電模塊中，快速的開關(guān)性能有助于提高充電控制的實(shí)時(shí)性，確保充電過程的穩(wěn)定與高效。

（五）ESD實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

ASM1042芯片具備IECESD保護(hù)高達(dá)±15kV的特性，對(duì)于汽車無線充電模塊在實(shí)際使用環(huán)境中抵御靜電干擾具有重要意義。在車內(nèi)環(huán)境中，乘客進(jìn)出車輛或操作電子設(shè)備時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象，而芯片的高ESD保護(hù)能力能夠有效防止靜電對(duì)芯片的損害，保障無線充電模塊的正常運(yùn)行，降低因靜電導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

（六）高低溫測(cè)試結(jié)果分析

高低溫測(cè)試結(jié)果表明，ASM1042芯片在-55℃至125℃的極端溫度范圍內(nèi)，傳輸速率在不同速率下均能保持正常工作。這對(duì)于汽車無線充電模塊來說至關(guān)重要，因?yàn)槠囋诓煌赜蚝图竟?jié)面臨著巨大的溫度變化。芯片的寬溫度適應(yīng)性確保了無線充電模塊在各種極端溫度條件下的可靠運(yùn)行，滿足汽車電子系統(tǒng)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的嚴(yán)格要求。

（七）總線高壓輸入測(cè)試結(jié)果分析

總線高壓輸入測(cè)試結(jié)果顯示，芯片在面對(duì)高壓輸入時(shí)，輸出符合預(yù)期，并且測(cè)試結(jié)果均為PASS。這驗(yàn)證了芯片在總線出現(xiàn)異常高壓情況下的魯棒性。在汽車電氣系統(tǒng)中，由于繼電器切換、電機(jī)啟動(dòng)等大電流負(fù)載的變化，可能會(huì)在總線上產(chǎn)生高壓脈沖。ASM1042芯片能夠承受這些高壓輸入并保持正常工作，對(duì)于保護(hù)汽車無線充電模塊免受高壓損壞、確保系統(tǒng)穩(wěn)定性具有關(guān)鍵作用。

（八）多節(jié)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果分析

多節(jié)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果表明，在25個(gè)節(jié)點(diǎn)的CANFD通信網(wǎng)絡(luò)中，ASM1042芯片能夠?qū)崿F(xiàn)高效、穩(wěn)定的通信。發(fā)送總幀數(shù)與接收總幀數(shù)均為120000幀，且錯(cuò)誤幀數(shù)量為0。這表明芯片在復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)通信環(huán)境中具有良好的通信性能，能夠滿足汽車無線充電模塊在整車網(wǎng)絡(luò)中與其他多個(gè)ECU進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的需求。

六、面臨的挑戰(zhàn)與解決方案

（一）電磁兼容性（EMC）挑戰(zhàn)

汽車無線充電模塊工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，無線充電過程中產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)可能會(huì)對(duì)芯片的通信性能產(chǎn)生干擾，同時(shí)芯片自身工作時(shí)也可能會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，影響其他汽車電子設(shè)備的正常運(yùn)行。為解決這一挑戰(zhàn)，首先需要在模塊設(shè)計(jì)階段采用良好的電磁屏蔽措施，如在無線充電線圈周圍設(shè)置屏蔽罩，減少電磁泄漏。同時(shí)，在電路板布局布線時(shí)，要合理規(guī)劃信號(hào)線、電源線和地線的走向，避免長(zhǎng)線傳輸和環(huán)路面積過大，降低電磁輻射與干擾。此外，可以利用ASM1042芯片自身的EMC性能優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化通信電路的抗干擾能力。

（二）軟件適配與系統(tǒng)集成挑戰(zhàn)

將ASM1042芯片應(yīng)用到汽車無線充電模塊中，需要開發(fā)相應(yīng)的軟件驅(qū)動(dòng)程序，并進(jìn)行系統(tǒng)集成與調(diào)試。這涉及芯片與MCU的通信協(xié)議適配、充電控制算法的優(yōu)化以及與整車網(wǎng)絡(luò)通信的軟件接口設(shè)計(jì)等方面。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，芯片制造商應(yīng)提供完善的軟件開發(fā)工具包（SDK）和詳細(xì)的技術(shù)文檔，幫助開發(fā)人員快速熟悉芯片的功能與編程方法。同時(shí)，汽車制造商與模塊供應(yīng)商應(yīng)加強(qiáng)合作，建立高效的溝通機(jī)制，在系統(tǒng)集成過程中共同解決軟件適配與調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，確保芯片在汽車無線充電模塊中的穩(wěn)定運(yùn)行與功能實(shí)現(xiàn)。

（三）高成本與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)

車規(guī)級(jí)芯片的研發(fā)與生產(chǎn)需要滿足嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠性標(biāo)準(zhǔn)，這可能導(dǎo)致芯片成本相對(duì)較高。在汽車無線充電模塊市場(chǎng)中，面臨來自其他品牌芯片以及傳統(tǒng)有線充電方案的競(jìng)爭(zhēng)壓力。為解決這一挑戰(zhàn)，一方面芯片制造商應(yīng)不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效率，降低成本。另一方面，要充分發(fā)揮車規(guī)級(jí)ASM1042芯片的性能優(yōu)勢(shì)，通過市場(chǎng)推廣與技術(shù)宣傳，向汽車制造商和消費(fèi)者展示其在提升無線充電模塊性能、可靠性和用戶體驗(yàn)方面的價(jià)值，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

七、未來發(fā)展趨勢(shì)與展望

車規(guī)級(jí)ASM1042芯片憑借其高速率通信能力、高耐壓性能、IO兼容性、低功耗與待機(jī)模式以及豐富的保護(hù)特性，在汽車無線充電模塊中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過對(duì)芯片性能特點(diǎn)的深入分析以及基于測(cè)試報(bào)告的性能驗(yàn)證，可以明確該芯片能夠滿足汽車無線充電模塊在復(fù)雜工作環(huán)境下的通信需求與可靠性要求。盡管在應(yīng)用過程中面臨著電磁兼容性、軟件適配、高成本等挑戰(zhàn)，但通過合理的設(shè)計(jì)、優(yōu)化與市場(chǎng)策略，有望克服這些困難，推動(dòng)車規(guī)級(jí)ASM1042芯片在汽車無線充電模塊領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

在未來的研究與應(yīng)用中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)芯片與汽車無線充電模塊的深度集成，探索更多創(chuàng)新的應(yīng)用場(chǎng)景與解決方案。同時(shí)，持續(xù)關(guān)注芯片技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，結(jié)合汽車電子行業(yè)的需求與趨勢(shì)，不斷優(yōu)化芯片性能，提升汽車無線充電模塊的整體技術(shù)水平，為汽車產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

審核編輯 黃宇