关于Wi-Fi 7/BMS/压力传感器方案创新，Qorvo技术专家这样说

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）4月11日，Qorvo在北京成功举办以“春光作序，万物更‘芯’”为主题的媒体日。作为全球领先的连接和电源解决方案供应商，此次媒体日上，Qorvo的技术专家分享了该公司在Wi-Fi 7、BMS和压力传感器方面的相关方案和技术理解，为相关领域的产品创新指明了方向。

 
本文我们带着问题去这些分享中寻找答案，比如怎样的射频配置能否更好地发挥Wi-Fi 7的性能？集成式BMS方案相较于离散型BMS方案有哪些突出的优势？压力传感器如何在高灵敏度的同时免受环境干扰？这些问题的答案都将在文中揭晓。
 

非线性FEM+DPD释放Wi-Fi 7潜能

Wi-Fi 7即第7代Wi-Fi技术，也称IEEE 802.11be或者ETH。ETH（Extremely High Throughput，极高吞吐量）也表明了Wi-Fi 7标准更新之后最主要的特性变化，能够为8K视频传输、云端游戏、边缘计算以及大规模并发应用等应用带来更好的带宽支持。
 
在Qorvo媒体日上，Qorvo亚太区无线连接事业部高级行销经理 Jeff Lin（林健富）介绍了Wi-Fi 7的主要更新，包括320MHz信道带宽、4096 QAM、多链路操作（MLO）和多资源单元 (MRU）等。
 

Qorvo亚太区无线连接事业部高级行销经理 Jeff Lin（林健富）

 
Wi-Fi 7在6 GHz频段支持最大320 MHz信道带宽，同时在5 GHz和6 GHz频段上支持 20/40/80/160 MHz信道带宽以及在2.4 GHz 频段支持20 /40 MHz信道带宽。林健富表示，“仅 320 MHz的信道带宽就使Wi-Fi 7的最大速度翻了一番，越大的带宽表示可以传输更大量的资料，吞吐量就越高。”
 
4096 QAM同样带来了传输容量的提升，Wi-Fi 7中每一个用QAM调制的点可以比Wi-Fi 6多携带2比特的信息，传输吞吐量提高了20%。
 
林健富指出，MLO是Wi-Fi 7标准中另一个杀手级应用创新，是一项重要且实用的功能。MLO让设备能够同时跨多个波段和信道发送和接收，作为一个MAC层的解决方案，MLO允许每个链路可以独立和同时与其他链路工作，或协调最佳的聚合速度、延迟、范围（覆盖）或节省电力，可以大幅提升链路的利用率。
 
不过，林健富强调，Wi-Fi 7 带来了众多技术突破，也对射频前端提出了更高的要求，例如需要更多的前端模块（FEMs）、实现至少 -47dB 的 EVM、兼容DPD（Digital Pre-Distortion，数字预失真）、高效利用非连续频谱，并强化滤波性能以改善信号隔离。
 
为了应对 Wi-Fi 7 的新挑战，林健富介绍了非线性（Non-Linear）FEM+DPD 的方案。非线性FEM主要是指采用非线性PA，理想PA是具有线性特性，也就是输入信号的功率和输出信号的功率具有线性关系。不过，线性PA带来的主要问题就是随着输入功率的增大会出现信号失真。当然，还有一种PA本身就是非线性的，那么为了获得线性的输出功率，就需要增加一个DPD。
 
林健富称，非线性PA比线性PA更加省电，根据Qorvo的测试结果，非线性PA可以比线性PA省电25%-30%，这就是为什么越来越多的方案商选择非线性PA。DPD是一种利用数学验算法改善PA线性度的方法，DPD让输入信号进入PA之前就进行补偿，然后从PA输出的信号频率就是线性的。在信号进入PA之前，DPD已经知晓PA的非线性情况，然后施加一个相反的信号，最终获得线性信号。不过，DPD需要额外算法来运行，需要占据一定的系统资源，也就需要Wi-Fi芯片厂商的配合。
 
根据林健富的介绍，DPD既有简单的DPD，也有GMP (Generalized Memory Polynomial)这种比较动态复杂的DPD。关于方案部署，有的Wi-Fi芯片性能比较强，会直接挪用一部分资源来做DPD；也会有厂商选择在Wi-Fi芯片外一片小的DSP芯片上专门做DPD。DPD已经成为当前Wi-Fi芯片厂商“内卷”的一个领域，如果能够提供好的DPD性能，即便是性能比较差的PA也能补偿回来，从而降低 Wi-Fi 7部署的成本。
 
在FEM方面，目前Qorvo的FEM模块包括线性和非线性两种。线性Wi-Fi 7 FEM有着极佳的线性度同时具备低功耗、小封装、高整合的特性；非线性Wi-Fi 7 FEM可大幅降低功耗，同时将PAE提升到极致。
 

MCU+AFE让BMS设计更加高效

BMS（battery management system）是电动汽车不可或缺的重要部件，因为新能源汽车市场火热，现在大部分人也已经熟知BMS。不过，BMS的应用并不局限于电动汽车，比如工业领域的工业搬运机器人、自动叉车、巡逻车等；消费电子领域的电动工具、消费类机器人、充电宝和电动两轮车等。
 
Qorvo在电源领域持续深耕，目前已经拥有电源管理芯片（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等丰富的产品组合。Qorvo资深客户经理Yichi Zhang（张亦弛）介绍称，在BMS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，不仅简化了系统架构，也提高了系统性能、可靠性和智能化水平。
 

Qorvo资深客户经理Yichi Zhang（张亦弛）

 
张亦弛在演讲中提到，无论是马达驱动产品，还是BMS产品，Qorvo产品的最大特色就是高度集成。MCU+AFE方式实现了数字、模拟二合一，因此Qorvo的BMS产品具有和通用MCU一样的可编程性和可配置性，除了实现BMS功能，还可以通过产品的外设去拓展其他应用功能。
 
Qorvo BMS芯片产品已经量产两个系列：PAC2214x和PAC2514x。在MCU方面，其中PAC2214x内置Arm Cortex-M0 MCU，主频50MHZ，Flash容量为32KB；PAC2514x则采用Arm Cortex-M4 MCU，主频提升至150 MHZ，Flash容量为128KB。
 
在AFE方面，Qorvo BMS芯片产品的AFE集成有16bit高精度ADC、电芯平衡电路、高边驱动等各项电池管理模块。
 
Qorvo BMS芯片产品还提供出色的通信能力，包括SPI、I2C、UART、CAN等总线接口，串联整个BMS系统中的功能单元，比如传感器、BLE等。有了这些通信接口，Qorvo BMS芯片产品也可实现通用的控制功能。此外，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。
 
集成和离散是一个相对的概念，Qorvo BMS芯片产品均是单芯片方案，带来了敏捷开发的性能和非常高的性价比，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等）提供全面的充放电控制和监测。当然，集成化意味着一些功能和特性已经固定，在产品适用范围方面就会受到影响。
 
针对这个问题，张亦弛回应称，“Qorvo BMS芯片产品最高可以支持20个串联电芯，但很多应用里只需要5串、8串、10串或者16串。因此，我们在后续产品里会陆续推出从低串数到高串数的完整BMS产品线，客户可以根据电芯数量的不同，灵活选择我们的产品达到成本的可控。”
 

创新压力传感器让触控更灵敏

 
传感器是数字化设备不可或缺的器件，在数字化时代，迫于人们对智能人机交互方式的需求，传感器技术也亟待创新。Qorvo的Sensor Fusion解决方案正是这么一款能够带来交互革新的产品。
 

Qorvo资深客户经理Renado Lei（雷益民）

 
Qorvo资深客户经理Renado Lei（雷益民）介绍到，Qorvo 打造的传感器融合（Sensor Fusion），是包含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，且不受大多数环境因素的影响，适用于任何材料。
 
目前，Qorvo提供两种系列的产品：MEMS Force和ForceGauge，两者在结构堆叠方式上有所不同。MEMS Force系列是芯片通过硅胶直接和表面基础；而ForceGauge系列则通过PC板的微小变形来检测力。Qorvo的结构工程师会根据客户需求推荐合适的结构和传感器系列。
 
应用方面，Qorvo的压力传感器已用于手机侧键、AR/VR设备、车用内外人机交互、智能表面、摩托车和两轮车、穿戴设备（如蓝牙耳机、手表）、家电等多种领域。相比于其它交互方式，Qorvo的产品能够提供防水、戴手套操作、一体化设计等优势。
 
此外，在设计的过程中，Qorvo还能提供端到端的专业技术与协助、仿真功能和软件集成，助力工程师在多个市场领域迅速实现产品创新。
 
对于Sensor Fusion的应用畅想，Qorvo表示是实现无间隙的智能表面。通过灵敏、低功耗且小巧的传感器让交互体验升级。
 

结语

通过此次Qorvo媒体会不难看出，在Wi-Fi 7，BMS和压力传感器方面，Qorvo的产品和方案起到了非常好的创新引领作用。在Wi-Fi 7领域，非线性FEM+DPD有望加速Wi-Fi 7的普及，并带来更好的能效表现；在BMS方面，单芯片BMS带来了敏捷开发的特性，并能够让方案成本更加可控，随着Qorvo系列性地推出BMS芯片产品，会有越来越多的BMS应用受益于Qorvo的单芯片解决方案；在压力传感方面，Sensor Fusion将人机交互表面的材料可以适应的更多使用范围，将其打造更为时尚且智能的应用体验。