眾所周知,Qorvo是一家領先的射頻供應商。而在2019年收購Active-semi之后,公司的產品線得到了新的延伸。
在早前舉辦的一場技術研討會上,Qorvo電機與電源應用部門經理李方哲介紹道,Active-semi是一個聚焦在電源電機類的公司,被Qorvo收購后,其業務劃分到了QorvoPPM部門下。
而這里談到的PPM,主要的關鍵詞是“programmable”也就是“可編程”,這正是李方哲演講的主要內容。
李方哲表示,熟悉我們的讀者應該了解,如下圖所示,Active-semi之前有五大產品線,而在被Qorvo收購之后,團隊還將配合其原有的RF產品線,推出RF系列電源,這部分的內容我們將在后續披露。
而在下述的演講中,李方哲將圍繞下圖中的ModularPowerPMIC業務進行展開,這是Qorvo一系列針對緊湊型設計而推出的電源管理芯片產品。
從李方哲的介紹我們得知,這系列產品主要面向的應用市場包括固態硬盤、穿戴設備、相機類產品、AR/VR眼鏡和一些溫控顯示設備。
“這些產品都有一個共同特性,那就是體積小、功能靈活且復雜的系統,由此可以延伸出兩個關鍵詞,那就是集成度和可配置性。”李方哲接著說。
首先看集成度方面
李方哲在會上說道,如下圖左所示,市面上現在有一些分立的PMIC方案。但從系統角度看,一個系統通常會有很多存儲設備和控制設備,它們也會有很多不同的功能,同時也有不同的要求,還還會有很多的時序。如果用分立的方案處理,那就會相對復雜,且成本和產品尺寸都會相對較高。“Qorvo的處理方式是用一個集成度較高的芯片來解決這一整套的需求。”李方哲指出。
我們可以看到單一芯片能帶來的空間節約。
李方哲還舉例說到,如下圖左所示一個電源管理模塊,圖右則是不同功能對電源有不同的要求。根據傳統的做法,我們需要從每個buck拉出來一個電源,然后給設備供電就行了。還有一種做法是轉到LDO去供電。
來到Qorvo方面,公司希望能把大部分的功能集成到芯片上,用一個芯片來解決客戶的大部分需求。采用了該公司的方案,可以把BOM的尺寸至少縮小75%,同時還有成本低的優勢。尤其是在疫情期間,這種優勢體現得非常明顯。
“傳統的分立器件方案需要使用更多的器件,那就要求客戶多備貨,這就給他們帶來了更為復雜的供應鏈問題。在這種情況下,Qorvo集成度高方案的優勢就凸顯出來了。”李方哲表示。
李方哲繼續指出,Qorvo的電源管理芯片家族主要分成三大塊:
第一部分主要被應用到監控、相機和平板等應用需求
第二部分集中在數據中心的存儲設備應用上,這個市場的數據需要得到保護和采集,Qorvo延伸了一系列的高功率產品來做這個
第三部分則是面向穿戴式設備的產品
在接下來的演講中,李方哲通過幾款產品,說明了公司芯片的優勢。
以ACT88329為例,這是Qorvo一個非常通用的一個芯片。如圖所示,這個芯片擁有三個buck,兩個LDO,同時還有一個maincontrol。
據李方哲在會上介紹,在maincontrol里面,有很多的寄存器去配置電源本身的屬性和功能。與此同時,在這個芯片中,還配備了很多的GPIO,關于其具體用途,在文章后半部分有描述。
得益于這樣的設計,Qorvo的芯片在尺寸上擁有很大的優勢。
首先,Qorvo將開關電源的開關部分集成到芯片里面,外面只有電感和電容;來到數字部分,借助下圖的GPIO5/6接口,Qorvo給開發者提供了擴展的能力,借此他們能為潛在的外接開關電源提供了額外的解決方法。
面對更復雜的系統需求,Qorvo推出了更強大,擁有“7+6”(7路的bucks和6路的LDO)配置的芯片來應對。
ACT8846則公司的另一個明星產品,在推出十幾年后,該芯片還在批量出貨,當中不乏一些關鍵客戶。
在此基礎上,Qorvo又推出了一個迭代的產品ACT88760。該芯片的尺寸更小,輸入電壓范圍會更大、負載也能拉得更大,靜態功耗也能做到更低。
Qorvo另一個代表性的產品是ACT85610。
從下圖我們可以看到,該芯片的右側擁有很多的buck,而在左邊則有一個“STRCAPS”——也就是電容。對其熟悉的讀者應該知道,Qorvo有個PLP的產品線,在ACT85610上,Qorvo相當于把PLP產品線和PMIC產品線做了一個融合,讓芯片實現了更高的集成度,能夠為數據中心應用提供賦能。
“數據中心會掉電,又會隨機的突然拔電,在這兩種情況下,都需要有一個蓄電的狀態,保證我的能量能夠供應我的負載。要達到這種目標,傳統的處理方法是在供電端增加一個容量非常大的電容。Qorvo的處理方式則是想法子把電壓拉起來,這樣在提供同樣能量的情況下,電容明顯減少,成本降低也是顯而易見的。”李方哲說。
其次,看可配置方面
李方哲表示對于大部分應用,所謂可配置,就是指產品可以針對寄存器做配置。從電源的角度看,可配置還有另外一層意思,那就是硬件我們可以做“預設置”,只有做好了“預設置”,才能在其范圍內做可配置。
從下圖的參數數據可以看到Qorvo芯片這個“預設置”的優勢。
來到GPIO方面,一般情況下,輸入都是有三態、輸出有兩態,但Qorvo的芯片在這方面我們有極其靈活的設置。
李方哲舉例說,如圖所示,在一個芯片的封裝中,其中間的綠色部分是有很多GPIO,如果開發者想要把這個芯片貼到板上,把信號拉進去,那就意味著需要把中間的“球”信號通過通孔拉出去。
因為這里的pin值只有0.4mil,如何“拉”就成為了開發者亟需思考的問題。換而言之,“通孔”要打多大?
在這種尺寸的封裝下,如果我們用傳統的機械鉆孔的做法去焊接,是無法達到的。為此我們只能使用高密度板。然而這樣又會帶來一個新的問題,那就是更高的BOM成本。
“為了在尺寸不變的前提下實現相應功能,滿足客戶需求,同時還降低BOM成本,Qorvo把其中的一些GPIO的‘球’拿掉,然后在中間位置打上通孔,這樣就能可以使用傳統的PCB板材去滿足上述功能,成本自然也能降低”,李方哲說。
李方哲進一步指出,因為我們的芯片是可配置的,那就意味著在其中會有很多寄存器,如下圖所示,在其中的一路buck會有30多個寄存器,由此可以獲得非常多的配置選項。讓我們可以調節包括動態、環路等參數。但我們也必須強調一下,如此多的寄存器,對于電源工程師來說,也是一個挑戰。
為了幫助這些工程師更簡易地開發產品,Qorvo把這些寄存器變成了“工具”。借助這個被稱為“ActiveCiPS”的可編程工具,開發者可以把CMI(配置文件)輕易地燒錄到Qorvo的芯片里面,據李方哲介紹,這個配置文件是由Qorvo或者客戶的工程師借助上位機圖像化的處理方式產生的。
那就意味著對于電源工程師而言,不需要通過太復雜的操作就能完成相關的設置。能大幅度降低研發時間和研發成本。
“我們的產品是一系列緊湊型的電源芯片,針對的是手持式設備相對復雜的電源系統應用,可以把整體的電源管理部分放到我們芯片內部完成,通過這樣的設計,能大幅度降低客戶的產品尺寸和成本”,李方哲最后總結說。
責任編輯:haq
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原文標題:緊湊型的電源管理方案
文章出處:【微信號:Qorvo_Inc,微信公眾號:Qorvo半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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