提及Qorvo公司，業(yè)內從業(yè)者第一反應可能會是——一家美資射頻(RF)解決方案提供商——射頻前端是無線通信系統(tǒng)的核心模塊，Qorvo的RF芯片在蘋果、三星、華為、小米、OPPO、vivo等全球主流手機廠商，以及諾基亞、愛立信等基站設備供應商處有廣泛應用。jazesmc

實際上，除了RF IC及解決方案之外，Qorvo也提供電源類、連接器和傳感器產(chǎn)品。在2024年3月28日的“2024國際綠色能源生態(tài)發(fā)展峰會”上，Qorvo BMS專家劉明分享了公司電源品類下BMS芯片的創(chuàng)新技術及最新行業(yè)進展。jazesmc

Qorvo電源產(chǎn)品最新行業(yè)進展

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“Qorvo是一家美資企業(yè)，在全球約有8,500名員工，公司上一財年營收為3.57億美金，大家可能更熟悉我們的射頻產(chǎn)品，在手機、基站都有廣泛應用。其實我們在最近幾年，一直有投資電源產(chǎn)品。”劉明開門見山介紹了Qorvo的整體發(fā)展情況。jazesmc

Qorvo的產(chǎn)品線主要分三大類：jazesmc

• 第一類，連接與傳感器(Connectivity & Sensors)，主要包括UWB、藍牙、Matter Wi-Fi、Touch sensor等產(chǎn)品。
• 第二類是高性能模擬(High Performance Analog)，也即使電源產(chǎn)品，主要包括碳化硅、BMS、馬達驅動、PMIC等。
• 第三類是先進蜂窩(Advanced Cellular)，該產(chǎn)品線是Qorvo的老本行，主要包括RF相關產(chǎn)品。

在前面，劉明有提到“Qorvo近年來在電源領域進行了投資”。具體來看，Qorvo主要通過并購來拓寬電源產(chǎn)品組合——2019年，通過收購active-semi獲得了PMIC、馬達驅動、BMS芯片三條產(chǎn)品線；2021年，通過收購SiC功率半導體制造商UnitedSIC，獲得了SiC二極管、SiC MOSFET、SiC模組產(chǎn)品線。jazesmc

除了通過并購企業(yè)來拓展電源產(chǎn)品線之外，Qorvo也通過開發(fā)硬件仿真軟件來提升自己的技術實力。據(jù)透露，Qorvo邀請了Linear Technology來幫助自己開發(fā)硬件仿真平臺QSPICE。Linear Technology是ADI仿真軟件LTspice的開發(fā)商，2016年該公司被ADI收購。jazesmc

綜上所述，Qorvo在電源產(chǎn)品方面，既通過并購案填補技術空白，也通過自研硬件研發(fā)平臺增強技術實力。jazesmc

圍繞在電源領域的布局，Qrovo如今擁有四類電源產(chǎn)品，包括PMIC(電源管理芯片)、BMS芯片(電池管理系統(tǒng)芯片)、馬達驅動芯片、SiC芯片。jazesmc

PMIC。目前，市場主流的PMIC應用是SSD/AMOLED/芯片/光模塊的供電。劉明介紹說，Qrovo PMIC產(chǎn)品最大的特點是可根據(jù)客戶實際需求做定制化。“我們PMIC最大的優(yōu)勢是可編程，可配合客戶的時序、環(huán)路穩(wěn)定性要求，以及輸出電壓、輸出電流參數(shù)等，來進行PMIC的設計。”jazesmc

BMS芯片。截至目前，Qrovo量產(chǎn)的BMS芯片為PAC22140和PAC25140，這些芯片支持最多由20個電芯串聯(lián)的電池組。同時，Qrovo也將MCU和AFE(模擬前端) 等元器件封裝到了芯片中，使得整顆BMS芯片的集成度很高。jazesmc

馬達驅動芯片。Qrovo馬達驅動芯片采用了與BMS芯片一樣的封裝方案，其馬達驅動芯片內部也包括MCU、AFE或預驅芯片。jazesmc

SiC芯片。導通電阻(RDSon)較低是SiC材料的最大的優(yōu)勢，Qorvo的SiC功率器件主要有兩大類：650V/1200V/1700V SiC肖特基二極管產(chǎn)品組合，以及650V/750V/1200V/1700V SiC FET產(chǎn)品組合，這些產(chǎn)品中大多數(shù)擁有車規(guī)級AEC-Q101認證。今年1月，Qorvo推出了一款D2PAK封裝的750V SiC FET，它擁有全球最低的5.4 mΩ的導通阻抗。jazesmc

Qorvo電源產(chǎn)品的新品發(fā)布策略

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如果回顧Qorvo過去十余年針對電源產(chǎn)品的新品發(fā)布策略，我們可以看到有一條非常明顯的發(fā)展路徑。該公司首先在馬達驅動芯片領域完成全線產(chǎn)品的布局，然后再把工作中心轉移到BMS芯片上來。jazesmc

劉明透露說，此前在馬達驅動芯片的全線布局，是因為看到了制造商對電機的選擇呈現(xiàn)的智能化、精細化、節(jié)能化等趨勢。隨著電機逐漸從AC交流電機、有刷直流電機(Brush DC Motor)切換到無刷直流電機(BLDC)、永磁同步電機(PMSM)。馬達驅動系統(tǒng)也經(jīng)歷了從“消耗化石燃料的內燃機，到使用有線電源的AC交流電機，再到采用鋰電池供電的電機”的模式。針對這一趨勢，Qorvo的馬達驅動芯片的主推細分市場應用，涵蓋了低端的電鉆、角磨機，中高端的兩輪車、四輪車、絞機等，電壓平臺覆蓋5V-24V、36V-48V，60V-90V+。jazesmc

劉明稱，Qorvo電源產(chǎn)品依托這些趨勢，在芯片中集成更多的Die，為客戶提供寬電壓支持范圍。“我們的電源產(chǎn)品可以簡化客戶的設計難度，他們無需針對外圍電路做額外設計。”jazesmc

近十年來，Qorvo積累了深厚的開發(fā)PAC電機控制器和電池管理解決方案的經(jīng)驗：jazesmc

• 2014年，發(fā)布第一款馬達驅動芯片，該芯片內部集成了1個MCU，1個高壓Die(最大支持600V電壓)，1個預驅芯片；
• 2015年，拓寬了馬達驅動芯片產(chǎn)品線，工作電壓覆蓋了40V、70V到600V；
• 2018年，推出了一款160V耐壓馬達驅動產(chǎn)品，目標市場是電動工具行業(yè)；
• 2018年下半年，馬達驅動芯片內置的MCU從Arm Cortex-M0升級到Arm Cortex-M4，MCU主頻從50 MHz提升到150MHz，也提升了Flash的大小，升級后的馬達驅動芯片支持更高的馬達轉速；
• 2021年下半年，完成了對馬達驅動芯片產(chǎn)品的全覆蓋(40V-600V)，此后開始發(fā)力BMS芯片。

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2大研發(fā)方向和6個功能

Qorvo的BMS芯片的設計與馬達驅動芯片類似，BMS芯片也集成了Arm-Cortex-M0或M4的MCU，內置的AFE芯片單顆芯片支持10-20串電芯，最大耐壓達到了145V。劉明強調說，針對電動工具產(chǎn)品如割草機應用，只需1顆馬達驅動芯片+1顆BMS芯片，就能滿足客戶的系統(tǒng)設計需求。jazesmc

如今，Qorvo BMS芯片產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)兩個系列：PAC2214x和PAC2514x，這兩系列產(chǎn)品均為采用單芯片方案。兩者的區(qū)別在于，PAC22140x內置Arm-Cortex-M0 MCU，主頻最大支持50MHZ，該MCU的Flash容量為32K；PAC2514x的MCU等級更高，采用了Arm-Cortex-M4 MCU，主頻和Flash容量均有提升。jazesmc

據(jù)介紹，Qorvo BMS芯片主要的研發(fā)方向有兩個：jazesmc

第一，Qorvo在開發(fā)fuel gauging(電量計)算法。“有一些客戶希望能在MCU中加入更多的電池參數(shù)監(jiān)控功能，包括預測電池的電量功能，所以我們現(xiàn)在正在將fuel gauging算法集成到芯片內部。”jazesmc

第二，Qorvo也在做WBMS的方案。“我們可以升級BMS芯片中的MCU，在MCU內部再集成BLE、ZigBee等無線通信模塊，我們會做一些私有協(xié)議，把有線BMS的設計轉化成無線的WBMS。”jazesmc

“安全”和“運行時間”在電池領域極為關鍵，大家總希望電池使用更安全，電池運行時間能更長久。基于這兩大方向，Qorvo總結出六個相關功能：jazesmc

• 一、充放電，有電池的地方就有充電和放電。Qorvo可通過控制負責放電和充電控制邏輯的模塊來做相關的控制；
• 二、短路保護，可以預防一些極端失效情況。BMS芯片采樣電阻內部有一個差分運放可檢測它的電壓，可以與芯片內部設定的短路保護電或者是過流保護點做對比，最后輸出保護信號給MCU。
• 三、充放電的過流保護，可以提前告知大家系統(tǒng)是否存在問題，以便用戶及時采取措施；
• 四、延長使用時間，可以從兩方面來實現(xiàn)——一方面，BMS可通過MCU提供的外設資源，來監(jiān)測電池的電流、電壓和溫度參數(shù)，從而計算出電池的荷電狀態(tài)；另一方面，通過不停地充放電，計算電池內阻，可得到電池健康狀況(State of Health)，該參數(shù)有助于延長電池的使用壽命；
• 五、電池均衡(Cell Balancing)，由于BMS芯片支持10串-20串電池，經(jīng)常會出現(xiàn)個別電池過充或過放現(xiàn)象，電池均衡的技術可解決該問題，以避免過充或過放導致的電池故障。劉明指出，BMS芯片內部會額外有ADC，單獨用來監(jiān)測每個Cell的電壓，可保證Cell的電壓處在正常的工作狀態(tài)。
• 六、電池損耗，電池在運輸或存儲的過程當中會出現(xiàn)損耗，縮小電池的損耗可變相延長電池的使用壽命。Qorvo的BMS還有冬眠模式，在Vpack電壓80V的時候，芯片能做到小于三個微安的功耗，喚醒目前支持三種方式：充電喚醒、外部按鍵喚醒、定時器喚醒(MCU內部設置的定時器)。

最后，劉明用一句話總結說，Qorvo BMS芯片因內部MCU的存在，可以配置保護、電池均衡和Fuel gauging算法，從而能為客戶提供非常全面且優(yōu)秀的BMS產(chǎn)品。jazesmc