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Qorvo让世界更互联

2024-04-19 10:31 来源:电源网原创 编辑:邢薇

从功率放大器(PA)、滤波器、射频开关到天线,Qorvo以非常广泛的射频产品组合被大家所熟知。在关键技术方面,载波聚合、包络跟踪(ET)、多路进出蓝牙技术也是Qorvo的强项。在5G时代,射频、电源管理的需求量及价值都在快速上升,Qorvo抓住机遇,正全力打造多个应用领域的发展——移动通讯、基础设施、电源管理、物联网、汽车电子、消费电子等。在近日举行的Qorvo 2024年媒体见面会上,Qorvo分享了其Wi-Fi 7, BMS, Sensor Fusion等新方案。

解锁Wi-Fi 7高速连接新世代

整个Wi-Fi的演进从之前的802.11B/G/N到Wi-Fi 4、Wi-Fi 5、Wi-Fi 6,再到现在的Wi-Fi 7,因为带宽越来越宽,吞吐量越来越大,能够支持的频段越来越多,所以Wi-Fi能够做的事情也越来越多。现在Wi-Fi不只是用来上网看视频,而且已经延伸到各种不同的应用,比如智慧的电动汽车、基础建设、高清的监视器、AR/VR穿戴装置、智慧化的工厂、工业的应用等等。作为下一代无线通信技术标准,Wi-Fi 7引入320MHz带宽、多链路操作(MLO,Multi-Link Operation)、4096阶正交幅度调制(4K QAM)以及灵活的信道选择等多项突破性技术,将带来更高的数据传输速率、更低的延迟以及更强的网络连接稳定性,为用户提供更加流畅和高效的网络体验。

Wi-Fi 7有这么多新功能,那么在开放的时候会带来什么问题?

“第一,因为有MLO,我们可以实现5G与6G结合在一起传资料,速度会非常快。但是如果要做MLO,它必须能够支持不同频段,同时确保每个频段之间不互相干扰,需要加滤波器,增加连线的成功率和稳定度。第二,因为Wi-Fi 7采用4K QAM,QAM越多,表示容错率越低,所以需要将EVM做到很低,以确保在传输的过程中不会有衰减或者干扰的状况出现。第三,Wi-Fi 7引入了320MHz通道带宽,要确保在这么长的频段不受到干扰,就要增加PA的稳定度和抗干扰程度,这对我们开发来讲都是比较大的挑战。”Qorvo亚太区无线连接事业部高级行销经理Jeff Lin(林健富)表示:“Wi-Fi 7带来了众多技术突破,但对射频前端也提出了更高的要求,例如需要更多的前端模块(FEMs)、实现至少-47dB的EVM、兼容数字预失真(DPD)、高效利用非连续频谱,并强化滤波性能以改善信号隔离。”

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那么Qorvo将如何应对Wi-Fi 7下的新挑战呢?Qorvo采用非线性(Non-Linear)FEM+DPD的方案,不仅很好地解决了EVM的问题,还在功率效率上实现了很大的提升,例如使用Qorvo的非线性FEMs的三频12流路由器,预计可以节省大约6瓦(~6W)的功率。此外,Qorvo还为Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E以及Wi-Fi 7提供了一系列专门针对不同无线电频段(从 U-NII-1 至 U-NII-8)的滤波器产品。

在会上,Jeff Lin还介绍了兼容于Wi-Fi 7规范的前端射频模块(FEM)器件与涵盖整个5GHz(UNII1-3)与6GHz(UNII5-8)的「体声波」(BAW)滤波器,线性和非线性的FEM模块的区别,以及最新发表的非线性(Non-Linear)前端射频模块,将FEM本身的功耗降低并将PAE提升到极致。

因为Wi-Fi 7要求的频宽是非常严格的,所以需要射频器件有更好的容错率,更好的EVM,稳定度和抗干扰程度。以现实的条件来讲有点难,所以我们需要一些新的技术跟工具来做补助。Qorvo做的非线性PA,必须搭配一个数字预失真补偿(DPD),目前DPD的演算法本身由Wi-Fi主芯片的厂商提供,虽然非线性PA是好东西,可是它需要后续技术的含量和支持很大。比如高通,同时有好几家不同的PA厂商跟他合作,他就要针对每家厂商非线性PA搭配一套对应的软件,成本也会增加。非线性PA比线性PA省电。Jeff Lin表示,根据测试的结果,在同样的发射功率下,非线性相比线性PA可以节省25%-30%的功耗,而且如果PA效果比较差,只要DPD够强也可以弥补,这也是为什么很多运营商开始慢慢转到非线性PA方向的原因。

引领单芯片BMS发展新趋势

目前Qorvo的电源产品主要有三大类,第一大类是在2019年收购的电源管理解决方案供应商Active-Semi半导体全线的业务产品,主要包含电源管理IC、马达驱动IC、BMS芯片。第二大类是在2021年Qorvo收购的碳化硅功率半导体供应商UnitedSiC的产品,把Qorvo的电源产品线拓展到碳化硅领域。第三大类是Qorvo推出的以QSPICE为主的软件方案,它是新一代面向模拟和混合信号的SPICE仿真工具。

Qorvo资深客户经理Yichi Zhang(张亦弛)指出:“与市面上常见的方案不同的是Qorvo有独有的Cascode架构。基于这个架构,我们现在已经提供从650V到1700V全电压范围以及车规和非车规的不同封装的产品。基于Cascode架构,也可以做到更好的体二极管性能,也就是说可以实现更高的开关频率以及更低的导通电阻,同时还可以提供更好的反向恢复性能等。”

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我们知道,如今越来越多的设备正从传统的交流电机和燃油机逐步转向直流无刷电机(BLDC)以及永磁同步电机(PMSM)等更先进的电池供电模式。那么如何确保电池的安全、稳定和长寿命就成为了业界关注的焦点。Qorvo在电源领域持续深耕,通过丰富的产品组合如电源管理芯片(PMIC)、断电保护(PLP)、DC/DC 稳压器、电池管理、智能电机控制以及碳化硅产品,来满足工业、企业、消费电子和汽车领域的供电、保护和控制需求。与此同时,Qorvo新推出了用于模拟与混合信号仿真的QSPICE软件,软件完全免费,从传统的PSpice及其他基于SPICE模型的仿真软件迁移过来也非常容易。

具体到产品方面,Qorvo创新地将高性能MCU和模拟前端(AFE)整合到单个芯片中,单芯片电池管理解决方案采用数模混合技术,并集成控制器、存储和通信接口,可为多达20个串联电芯的电池组(锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂)提供全面的充放电控制和监测,库仑计量,电芯平衡等功能,可以帮助客户在短时间内开发出极具竞争力的电池产品,同时提升产品的可靠性、安全性和效率。

目前第一代BMS芯片以两款芯片为主,一个是PAC22140,它是基于50MHz M0内核的方案,32KB Flash,最高可以支持20串电芯;另一个是PAC25140,它和PAC22140的最大区别是把MCU部分换成M4的内核,主频提升至150MHz,Flash容量为128KB。而在模拟前端部分这两颗芯片是完全一样的。与此同时,针对电池管理所需的安全和长续航的两大需求,Qorvo的BMS芯片从充放电管理、短路保护、过流过压保护、电池监控、电池均衡、低功耗控制这六大功能为基础,优化和管理电池效率和寿命。两颗芯片的尺寸非常小,大约为1cm×1cm,并且已经量产,客户可以随时获得相应的开发资料以及对应的样品和开发板。

值得一提的是,Qorvo的BMS产品有非常低的功耗,由于它里面包含了MCU,大家可能会认为功耗能做到MCU+AFE常见的功耗水平就不错了,但实际上因为把两颗芯片合二为一了,从系统角度来看,能更好地优化功耗,目前在电池包休眠状态下,可以做到<3uA的水平。在电芯管理过程中,电芯的容量、状态、寿命等非常关键的参数,但是这个参数是不能直接获得的,而是通过模拟前端ADC采样电流、电压值以后,通过相关的算法运算来获取,PAC22140/PAC25140的ADC目前通过实测可以做到±5mV的精度。同时把模拟和数字部分合二为一,变成一个单颗芯片的解决方案,可以做到更小的体积,更简洁的设计,更低的成本,更高的可靠性,以及更短的开发周期。Qorvo还为客户提供完整的软硬件解决方案。在硬件上,通过样品和EVK的形式提供;在软件上,主要以SDK、SOC、SOH的算法,电芯平衡的算法,外设例程等形式提供,同时还提供上位机GUI程序。

打造Sensor Fusion触控新体验

传感器的发展改变了人们的生活,使我们与更多创新技术的交互变得更容易。Qorvo的传感器融合(Sensor Fusion),通过MEMS传感器、ASIC芯片、软件和机电一体化结构在内的完整解决方案,触及到更多应用领域,将传统按键转变为时尚、智能、无缝隙的操作界面,具有高精度和高灵敏度的特性。

对标现在更主流的电容或机械传感,Sensor Fusion解决方案的特点是不受大多数环境因素的影响,适用于任何材料,具有高精度,高灵敏度,高线性度,超低功耗的特性,它不仅可以防误触碰(汽车),防水防雨防油等(摩托车),而且单个IC架构不同于模组形式,尺寸小,功耗小(紧凑型设备),尤其适用于内置于平板电脑、手机、手表、车载系统、机械,甚至冰箱中。

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Qorvo资深客户经理Renado Lei(雷益民)表示,Sensor Fusion方案旨在打造三维的人机交互体验,以更高的集成度、一致性和可靠性,可广泛应用于智能手机、AR/VR、汽车/两轮车/u-Mobility、可穿戴设备以及智能家居等多个领域。在智能手机方面,其可应用于边缘触控、3D 触控以及屏幕唤醒等功能,新颖的交互方式可为行业创新开阔思路。在车辆设计中,Sensor Fusion 将压力传感器技术与智能表面相结合,防误触碰的特性不仅提升驾驶体验和行车安全,也进一步丰富了用户的体验。在可穿戴产品中,该技术可克服传统电容式触摸和滑动操控所带来的挑战,达到更轻薄,更简单的设计体验。在智能家居应用中,这项技术同样关键,尤其是在防水、防污方面,Sensor Fusion 提供的高灵敏度和精确度,可使人机交互更加便捷、智能、流畅。

Qorvo坚持提供创新的射频解决方案以实现更加美好互联的世界。希望结合自身的产品和领先的技术优势、以系统级专业知识和全球性的制造规模,快速解决客户最复杂的技术难题,不断推进5G网络、云计算、物联网和其他新兴的应用市场以实现人物、地点和事物的全球互联。

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