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春光作序,萬物更“芯”,Qorvo 4月11日BMS系統主題演講全程回顧

作者:充電頭網

2024年4月11日,Qorvo春光作序,萬物更“芯”主題媒體活動準時在北京南陽共享際劇場順利舉辦。Qorvo憑借其強大的技術實力和對市場動态的敏銳洞察,在移動通訊、基礎設施、電源管理、物聯網、汽車電子、消費電子等多個領域的均有多項創新應用。

春光作序,萬物更“芯”,Qorvo 4月11日BMS系統主題演講全程回顧

目前在大型電動工具、電動車以及工業控制等領域,海量高功率裝置正逐漸向多串多節锂電池供電方向發展,對BMS管理系統的需求與日俱增。Qorvo基于MCU控制的智能BMS電池管理系統可以使用單顆晶片完成以往多晶片、多元件共同完成的功能,并在開發層面為開發者提供圖形化仿真QSPICE軟體,提升工程師開發效率,有效加速産品上市流程,并依托Qorvo完整的硬體和固件生态系統,為日益增加緊湊型、多電池單元的智能BMS系統賦能。

Qorvo電源領域布局概況

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Qorvo資深客戶經理張亦弛表示:“目前Qorvo在電源領域的四大産品,分别是:高度定制化PMIC、一體化馬達驅動方案、BMS晶片、以及碳化矽器件技術。另外,Qorvo也推出一款電源仿真軟體QSPICE。”

碳化矽産品

張亦馳表示目前碳化矽主要在汽車、充電、IT基礎設施、新能源以及電路保護五個方面有着廣泛應用。

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與市面上常見解決方案相比,Qorvo碳化矽産品擁有獨特的架構,具備頻率更高、導阻更低、反向恢複性更好等特性,目前産品線已經拓展到650伏到1,700伏電壓範圍,應用範圍廣泛。

QSPICE仿真軟體

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張亦馳表示QSPICE完全免費,并且相容性好、使用友善,使用者可以很容易地從基于SPICE模型的軟體遷移至QSPICE。

Qorvo單晶片BMS解決方案

張亦馳表示,不論是家用、工業還是汽車領域,都在向電池供電方向發展,為行業帶來新的機遇,同時也促成了Qorvo在BMS産品上的投入。目前Qorvo推出的第一代BMS産品已經可以最大支援145V的輸入電壓。

Qorvo早在2013年便推出第一款以高內建度為優勢的智能馬達控制産品,2015年Qorvo的馬達驅動産品逐漸擴充到40V~70V以及600V交流直驅平台,2017年擴充到160V馬達驅動平台,2018年則新增M4核心産品,以應對高計算能力要求,2021年Qorvo完成了全線馬達驅動産品布局,從40V~70V、160V~600V,全線平台推出超過30款産品。在2023年Qorvo的第一款BMS産品已經量産。

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Qorvo在馬達驅動和BMS電池管理方面一個比較大的特點便是主打一個高內建度,将模拟和數字部分合二為一帶來單晶片的智能化解決方案。

Qorvo的BMS電池管理晶片具備三點特性,第一點便是智能化,晶片内置的MCU和通用MCU一樣,可以程式設計、控制以及拓展很多功能。第二點是高效保護,Qorvo加強了晶片對電芯的監控以及保護功能,防止锂電池出現異常,避免自燃以及爆炸等危險情況發生。第三點是通信功能,在BMS系統中往往會有很多元器件需要管理和運作相關算法,為此晶片提供基于M0核心或M4核心的I²C以及序列槽等多種通信支援,友善連接配接外設。

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張亦馳強調Qorvo的單晶片解決方案內建了50MHz M0核心或150MHz M4核心,友善客戶在晶片上做各種系統級應用。另外,目前市面上常見的BMS方案一般以16串或18串為主,而Qorvo是第一家推出內建20串單晶片解決方案的供應商。同時Qorvo基于内置的MCU提供很多參考項目、算法、SDK等等,幫助客戶在最短時間内完成對BMS管理系統的開發。

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Qorvo的BMS單晶片解決方案主要包含以下六種功能及特性,分别是:充放電、監控和電量計算、電芯均衡、短路保護、過充過放保護、低耗電。

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Qorvo将實作上述六大功能所需的各種模拟和數字邏輯均內建在單顆晶片中,建構成一個完整的系統。

Qorvo第一代BMS晶片目前主要以PAC22140和PAC25140兩顆晶片為主,兩顆晶片模拟前端完全相同,均支援20串電池組管理。

兩款晶片主要差異在MCU部分,PAC22140内置50MHz Arm Cortex M0核心,配備32KB閃存以及8KB SRAM,而PAC25140配備150MHz Arm Cortex M4F核心,配備128kB閃存以及32kB SRAM,性能更強,功能更豐富,客戶可以根據實際需求選擇。

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晶片可以分為上下左右四個部分,晶片上端部分內建電源管理相關邏輯,客戶隻需在設計中布設電容、電感等被動器件就可以完成電源設計,有效降低研發耗時。晶片右側內建20串電芯輸入端,可以直接由晶片接管。晶片下端就是MCU部分,可以設計出必要的外設,同時Qorvo的和通用MCU标準相同,客戶可以很友善的從通用MCU方案切換到單晶片解決方案。晶片左側是用于實作通訊功能的結構。

另外,張亦馳表示Qorvo BMS晶片可以在大型工具、電動兩輪車、工業電能存儲等48V、60V、72V甚至是90V的供電場景應用。

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從左側開發闆可以看出,Qorvo單晶片BMS方案尺寸非常小,占闆空間很低,客戶很輕松就可以實作外圍設計。

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張亦馳表示單晶片解決方案提供給客戶最大的價值便是縮短客戶開發耗時,加速産品上市流程。是以Qorvo會給客戶提供一個完整的軟硬體解決方案。為此,Qorvo提供一個功能豐富的GUI軟體,通過軟體圖形化界面便可以完成相關開發流程,降低程式設計花費的時間和精力。

問答環節

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受限于篇幅原因,充電頭網挑選幾個比較有代表性的問題供各位讀者參考。

1、相較于目前主流的幾款BMS而言,Qorvo有什麼優勢?

張亦弛表示:“首先是低功耗,Qorvo通過MCU+AFE二合一的形式,可以更好的

優化功耗,在電池包休眠狀态下耗電小于<3uA。其次便是精度高,在電芯的容量、狀态、壽命等非常關鍵的參數方面,Qorvo可以做到±5mV的精度。”

2、Qorvo單晶片BMS方案支援20串電芯的難點在哪裡?

張亦弛表示:“其他供應商在應對20串需求時,往往需要進行堆疊設計,即将兩顆10串的模拟前端堆疊在一起。Qorvo則通過單晶片就可以支援20串電芯管理,減少了設計複雜性,其中的難點在于如何處理高耐壓、發熱和高低壓隔離問題。未來,Qorvo将持續提升單晶片支援的電芯串數,以解決客戶在堆疊設計上的難題。

3、Qorvo是否有在無線BMS領域布局?

張亦弛表示:“無線産品是Qorvo傳統強項,目前Qorvo經有成熟的SOC單晶片解決方案,隻需将晶片中的MCU換成客戶需要的BLE、Zigbee、Thread或者其他協定晶片的MCU就可以同時支援BMS管理和無線功能。

4、Qorvo BMS系統在電動兩輪車的應用空間有多大?

張亦弛表示:“目前電動兩輪車的電池包主要是以國标48V、60V和72V為主,Qorvo單晶片解決方案可以覆寫42V~84V的輸入電壓,可以輕松适配多種電動兩輪車電池包。

活動其他内容

Wi-Fi 7

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Qorvo亞太區無線連接配接事業部進階行銷經理林健富表示,為了迎接Wi-Fi 7挑戰,Qorvo采用了非線性FEM+DPD解決EVM問題,提升功率效率。Qorvo的産品涵蓋Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7各頻段,包括線性和非線性FEM子產品,前者具有高線性度、低功耗和小封裝特性,後者功耗更低且PAE更高,同時利用數字預失真補償技術實作與線性FEM相當的性能,效率更高。

Sensor Fusion

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雷益民在演講中表示:“Qorvo的Sensor Fusion解決方案具備高精度、高靈敏度、高線性度和超低功耗的特性,可将傳統觸控按鍵轉變為時尚、智能、可靠的操作界面。該方案旨在打造三維人機互動體驗,廣泛應用于智能手機、AR/VR、汽車、可穿戴裝置和智能家居等領域。在智能手機上,可應用于邊緣觸控、3D觸控和螢幕喚醒功能,為行業創新帶來新思路;在車輛設計中,結合壓力傳感器技術提升駕駛體驗和行車安全;在可穿戴産品中,克服傳統觸摸挑戰,實作更輕薄設計;在智能家居應用中,提供高靈敏度和精确度,使人機互動更加便捷流暢。

充電頭網總結

充電頭網了解到,Qorvo憑借強大的技術實力和市場洞察力,不斷推出創新應用,并在電池管理系統BMS方面取得突破。其單晶片20串電芯BMS方案針對電動工具、電動車等多串多節锂電池供電場景,提供了高效、緊湊、安全的解決方案。與傳統方案相比,Qorvo的BMS晶片具有低功耗、高精度、智能化等優勢,單晶片內建多項功能,大大簡化了設計複雜性。同時,Qorvo還緻力于在無線BMS領域布局,将無線技術與BMS系統相結合,為客戶提供更多選擇。Qorvo以技術創新和市場适應能力為基礎,為各個領域應用提供了高功率、高效率、高性能的解決方案。