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钰泰半导体:引领架构革新,做电源管理IC的领导者

来源:爱集微

#钰泰#

#电源管理芯片#

2021-11-04

集微网消息,无论是在消费电子、新能源汽车,还是工业储能等领域,锂电池都扮演着不可或缺的角色。而为了获得更大功率,更长时间的电能供应,人们会越来越多地选择多节锂电池串联作为解决方案。但在多节锂电池串联系统中,不同电池间参数不一致所带来的问题就会凸显出来,电池均衡技术也就变得越来越关键。

大规模生产中的波动会不可避免的造成电池之间容量等参数的差异,当把这些电池串联使用时,这种差异会给客户应用带来很大的麻烦,比如当给串联电池系统充电时,在某一时刻第一节电池已经将要充满,而第二节只充到80%的电量,这个时候如果继续充电对第一节来说就会过充;如果此时停止充电则第二节就始终没有被充满。为解决此问题,客户甚至需要为每节电池配置独立充电电路。放电过程中也会有同样问题,串联系统中所有电池的放电电流都相等,但是某些电池单元就是会更早的接近被放光,进而触发锂电保护,导致整串电池都不能继续被放电。而且这些问题还会在多次的循环使用中逐渐恶化。”钰泰半导体市场总监蔡永进解释称,这是电池均衡技术得以应用的直接原因。

ETA3000:为简洁高效的主动均衡而生

电池均衡技术通常包括被动均衡和主动均衡两种。被动均衡中如负载消耗法,是通过泄放电阻消耗高电压电池单元的能量,使所有电池单元都具有大致相当的 SoC(荷电状态)。这种方案最大的优点在于控制方式简单,但最后的结果会是电池组中所有电池单元的能量都与最弱的单元一致,因此可以很直观的看到此种均衡技术所带来的巨大能量损失。并且由于放电电阻的存在,此种均衡技术中的均衡电流往往较小,以此来避免更加剧烈的温升,但是较小的均衡电流就意味着很慢的均衡速度,电池单元间难以迅速地达到均衡状态。

主动均衡则可以让均衡效率更高、能耗更低并且均衡速度更快。与将电池能量消耗掉并转化为热量不同,该技术实现均衡的方法是将较高能量电池中的电量转移到较低能量电池中,从而使能量接近无损地在电池间重新分配。

此种方式具备相对突出的技术优势,但是整体方案往往也更加复杂。秉着要解决这一问题的决心,也基于对电池、电感等基础元器件物理特性的深刻理解,钰泰在2018年正式推出了电感式电池均衡芯片ETA3000。

蔡永进告诉集微网,ETA3000采用主动均衡,自动检测串联电池间的电压差值,利用开关电源技术将高电压电池单元的能量先转移到电感中存储起来,之后再由电感转移到低电压电池,基于电感这一元件本身的特性,整个能量转移中几乎无能量损耗,转换效率可以高达92%。

在参数表现上,ETA3000可以支持高达2A的均衡电流,相邻电池单元在均衡操作后的电压差会被大幅度的降低到几十mV以内。而且作为主动均衡芯片中最为简洁的产品之一,ETA3000有SOT23-6与DFN2x2-8两种脚位,并且有内置了所有开关管。

由于此芯片极强的性能与极简的外围需求,ETA3000一经推出就得到市场的高度认可,客户订单量持续提高,并且应用领域也越来越多,成为电子烟、POS机、电动工具、电动车等各类多节电池系统中的首选均衡芯片。

作为钰泰半导体的专利产品,此款芯片不仅实现了从技术创新到市场开拓的成功,同时也是钰泰在国内引领电源管理芯片架构级技术革新的又一个成功案例。

“钰泰推出ETA3000系列的初衷就是做一款简单易操作、性能高且成本低的产品”, 蔡永进如此强调。

不断引领电池管理IC架构革新 发掘市场潜能

多年来,钰泰半导体在国内电源管理芯片的技术革新中,始终扮演引领者的角色。在十余年的发展历程中,钰泰持续地将全新的电源管理芯片架构引入国内并形成量产,先后较早的推出同步真关断升压IC、超低功耗同步降压IC、超低功耗同步升压IC、开关型充电IC、超高调光精度LED背光驱动IC等等。公司现已凭借厚积薄发的技术积累与全面覆盖的市场布局,在国内电源管理芯片领域内占有一席之地。

除了上述提到的领域,蔡永进也看好钰泰ETA3000系列将在快充等领域发挥重要作用。今年USB PD3.1协议的推出,更将快充的输出电压从20V外推至48V,这毫无疑问会导致用电设备的电池串联数量大幅度提高,甚至在手机等相对小功率的单节电池设备中,也逐渐出现了双节的方案。集微网也了解到,钰泰还推出了外置MOS的ETA3001,同时也在研发性能更高的新一代产品。

而除了电池主动均衡芯片,钰泰半导体所擅长的低功耗芯片在其他行业也大放异彩,比如TWS耳机市场。

TWS耳机一般包含三节小电池,两只耳机各一节及充电仓一节。电池体积都很小,且要实现较长的续航体验,实际对低功耗提出了更高要求。这恰恰是钰泰成立以来一直坚持的技术特色之一,该公司现拥有全系列的低功耗电源管理IC,包括升压/降压、LDO、充电以及负载开关等几乎涵盖了电源管理芯片的各个细分领域。

在国内TWS耳机行业快速发展的同时,钰泰也成功抓住了供应机会,充电仓中的充电与升压芯片,耳机中的充电芯片等等都已经成为行业标杆产品。

此外据蔡永进透露,有关车规级电源管理IC产品,在DCDC等传统优势项目上,钰泰也有完整的路线图。一边与晶圆厂,封测厂等合作伙伴共同打磨出了针对车载产品的一整套生产管理体系;另一边也与国内一些大型汽车制造商建立了紧密合作关系。

随着新能源汽车市场增长迅猛,动力锂电池需求大幅提高。根据中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据,2021年9月,我国动力电池装车量为15.7GWh,同比上升138.6%,环比上升25.0%。累计1至9月,我国动力电池装车量为92.0GWh,同比累计上升169.1%。新能源汽车无疑将成为锂电池市场最大成长动能,钰泰系列电源管理芯片产品,如100V级别的的高电压DCDC等都有望持续受惠。

坚持技术路线 国产化大势下勇往直前

然而在国内电源管理IC市场上,TI等模拟巨头合计仍占据约8成的市场份额,其中以消费电子领域竞争最为激烈。近两年,国产化呼声日益高涨,推动国内业者加快布局。

蔡永进对此指出,不止钰泰,国内几乎所有IC设计公司都在近几年受益于国产化浪潮。

国家层面,对集成电路产业给予了高度重视和前所未有的支持力度。市场方面,中国已是全球最大的集成电路消费国,市场需求占据全球三分之一左右,这些都是国内芯片公司坐上发展快车的重要保障和前提。

观察国内市场,电源管理IC赛道持续涌入新进者。电源管理IC和MCU 相结合的方案也成为越来越多厂商的选择。蔡永进对此表示,就数字化电源管理而言,电源管理IC搭配MCU或ASIC等其他算法,长期来看会是一个发展方向。作为国内电源管理芯片行业的技术引领者,钰泰在数模混合方向上也持续推进产品研发,但同时,业内人士也都清楚的看到此类芯片本身模拟方面的性能依然是整个SoC中最关键的,数字部分比重的增加并不会削弱传输效率、静态功耗、动态响应速度等指标的重要性,反而是随着各种后级用电单元对供电品质的要求越来越高,这些模拟性能的参数变的越来越重要。因此,在电源管理芯片将来数字化的进程中,钰泰等具备深厚模拟技术积累的设计公司,依然会持续受益。

展望未来,钰泰将在消费电子领域继续坚持以往的技术路线,做高功率密度,低静态功耗,创新功能的芯片。同时倚靠长期以来的技术优势,持续开发更多具有竞争力的产品。

另外,钰泰也将积极拓展工业、汽车等高利润、高要求市场的需求。凭借十多年的技术积累和对市场的深刻认识,继续前行。未来的电源管理IC市场,仍会是技术和产品的试金石。(校对/萨米)

责编: 乐川

小山

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