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兆易创新芯片代理GD32L233系列低功耗MCU全新的功率管理芯片进军亿级耳机TWS市场

兆易创新芯片代理GD32L233系列低功耗MCU全新的功率管理芯片进军亿级耳机TWS市场

兆易创新芯片代理GD32L233系列低功耗MCU全新的功率管理芯片进军亿级耳机TWS市场

兆易创新芯片代理GD32L233系列低功耗MCU全新的功率管理芯片进军亿级耳机TWS市场

兆易创新芯片代理GD32L233系列低功耗MCU全新的功率管理芯片进军亿级耳机TWS市场

兆易创新芯片代理GD32L233系列低功耗MCU全新的功率管理芯片进军亿级耳机TWS市场,业内先进的半导体器件供应商兆易创新(GigaDevice)正式推出基于Arm®Cortex®-M23内核MCU的新成员,GD32L233系列的主流低功耗微处理器。GD32L233系列MCU具有多种运行模式和休眠模式,提供优良的功率消耗效率和佳的处理性能。它具有更丰富的外部资源和应用灵活性,比行业内同类型的低功耗产品更多,为系统级能源效率的持续提高开辟了道路,广泛应用于工业仪表、小型电子设备、便携式医疗设备、电池管理系统、数据采集和传输等典型市场。兆易创新芯片代理GD32L233产品组合提供了4种封装类型共10个型号的选择,现已开始提供样品和开发板,并在十一月正式批量供应。


GD32L233系列Cortex®-M23内核低功耗MCU:


一、崭新的技术和芯片设计,打造出先进的低功耗产品
芯片设计过程中贯穿着低功耗的思想,从制造工艺演变、设计理念的演变和芯片结构的创新等各个方面。崭新的GD32L233低功耗系列MCU产品,有效优化系统功耗:
1)以超低功耗工艺为基础。GD32L233系列MCU采用行业先进的40nm超低功耗(ULP)制造技术,低漏电物理单元从硬件层面上降低功耗。
2)专为低功率模拟IP优化。节能型终端设备通常处于待机状态,可以随时唤醒,这也决定了该芯片的部分模拟电路和外部器件都处于常开状态。GD32L233系列MCU产品集成了低功耗优化的模拟IP,有效地降低了能耗。
3)运用小功率数字设计的方法。新芯片遵循多种低功耗数字设计思想,尤其是多电压域设计。通过多个工作模式,芯片可以控制空闲模组的通断通断,避免不必要的能量损失,进一步加强低功耗特性。


二、大限度地提高了功耗,降低了应用寿命
兆易创新芯片代理GD32L233系列MCU的大主频是64MHz,它集成了从64KB到256KB的嵌入式eFlash和16KB到32KB的SRAM,还有各种增强I/O和连接两个APB总线的外部资源。继续使用业界先进的芯片Cortex®-M23内核,它简化了功能强大的Armv8-M指令集,并经过全面优化的总线设计,实现了高效率、高效率、高效率、高效率的嵌入式应用场景。
GD32L233系列MCU实现了卓越的功率消耗效率,使深度睡眠(Deep-sleep)电流下降到2uA,唤醒时间小于10uS,而待机(Standby)电流为0.4uA。在深睡眠模式下,可以由多种系统时钟、外部接口触发,支持LowpowerTimer,LowpowerUART,RTC,LCD,标准I2C,USART等等。该芯片提供的电压是1.7-3.6V,并且支持电池(Vbat)供电。这款全新设计的电源管理单元提供了多达六种低功耗模式,包括部分睡眠,深度睡眠,按键唤醒等等,其中大功率全转速工作模式,只有66uA/MHz,具有极好的能效比。采用柔性供电方式,可以降低平均功率消耗,延长电池寿命。


三、大量外部设置界面,提供更多创新选择
1)新的MCU具有丰富的外部接口来增强连通性,GPIO的复用率达到93%。通过比较市场上同类的低功耗MCU,同样封装的产品可以释放更多I/O资源。除电源供电外,其它I/O接口也可用于配置更多功能,大大满足用户开发的需要。
2)GD32L233系列MCU提供多到4个通用的16位计时器,2个基本计时器,1个32位的低功耗计时器,及标准及高级通讯接口:多至2个USART,2个UART,1个低功耗LPUART,3个I2C2台SPI,1台I2S,1台USB2.0FS控制器。这其中的32位LowpowerUART可以在Deep-sleep1/2模式下运行并唤醒MCU。仿真外设方面,1ADC为12位采样速率1MSPS,1MSPS为1、12位DAC和2。
3)兆易创新芯片代理GD32L233产品引入了新的多通道DMA选择器模块(DMAMUX),提高了外部设置和DMA之间路由的灵活性。DMA功能可以独立配置,几乎适用于任何外部设备。该芯片将功能日程式RTC、程控电压监测器(PVD)和可编程欠压复位保护(BOR)集成在一起,随时监测电池电量和电压的异常情况,唤醒MCU。它支持LCD片段显示,提供8*28段和4*32段的格式。同时采用精密温度传感器,精度可达±5℃,特别适用于便携式个人健康监护设备,如血氧仪、血压计等,以及环境监测传感器的应用。


兆易创新在IoT细分赛道上,全新的功率管理芯片瞄准了亿级TWS市场,相对于数字芯片不断追求新工艺、实现更高性能、抢占前沿市场这一激进战略,模拟芯片往往采用成熟的生产工艺,并长期维持小幅度的市场增长,多少有些不温不火。近几年,随着IoT应用的异军突起,在表面平静的蓝海下,模拟芯片市场格局暗流涌动,悄然变化。就拿模拟芯片的一个重要分支-电源芯片来说,据统计,在全球大功率芯片制造商中,有30多家中国公司。虽然中国的电源芯片厂商市占率仍处于劣势,但总体出货量逐年上升。我们很容易发现,IoT的蛋糕在不断地做大,典型的变化就是一年发货量可达亿的TWS耳机产品!


TWS应用中,除了人机交互、声音质量、噪声降低等重要功能外,还面临一个不容忽视的挑战:续航。在体积较小的TWS耳机中,内置的电池容量注定是TWS的一大缺点。因此,业界给出的解决办法就是在不能提高耳机单次续航的前提下,提高耳机的充电效率,这也是TWS逐渐加入快充功能的原因,并有效地推动了电源管理芯片的突破!


功率管理芯片(简称PMIC)作为电力供给电子设备的心脏,在TWS应用中发挥着重要作用。举例来说,耳机仓PMIC,它主要有两个功能:一是负责充电室内电池的充电,二是负责充电室内电池的升压输出,以及对耳机进行快速充电。另外,还需要依靠PMIC实现实时安全保护功能,防止内置锂电池过充、过放、过流、短路等。


有关资料显示,全球品牌TWS耳机2020年的出货量约为2.5亿副,预计2024年全球品牌TWS耳机的出货量将达5.51亿副,年复合增长率达19.8%;白牌TWS耳机的出货量将达到“只多不少”。这就是说,PMIC的出货量也会与其相匹配,以达到每年数亿的规模,并在未来数年保持不饱和的市场需求。同时,中国的芯片制造商也在积极的进军PMIC的领域,并且有望在TWS市场上与全球大厂正面交锋。


兆易创新新的电源管理芯片GD30WS8805系列在高效、高集成方面取得了新的突破。本系列芯片具有超低静态电流,在休眠模式下,耗电电流小于5μA;支持对电池大充电电流1.2A;高600mA充电电流,采用开关式充电,BOOST转换效率达95%,在行业内先进水平,热耗降低了,还能与行业主流的Arm®Cortex®M23系列GD32E230系列入门级MCU,可为TWS耳机充电器仓提供全功率管理方案。


全新的兆易创新芯片代理GD30WS8805电源管理芯片具有低功耗、高效率等特点,可以延长耳机电池的使用寿命。一般来说,TWS耳机电池的损耗主要发生在充电过程中,此时内部电路通过升压转换器提高电压,从而实现充电。所以,选用低功耗升压变换器,可有效降低电池损耗,延长电池寿命;GD30WS8805以低静态功耗的优势,成为具有市场竞争力的选择。当然,影响电池寿命的因素还包括充电周期、使用环境、电芯材料等,兆易创新正积极与合作伙伴共同探讨降低耳机电池损耗的技术方法。

同时,随着TWS应用不断深入,不仅仅是人机交互、高清音质、主动降噪等功能也日趋完善,即使是电源管理芯片的集成程度也在不断提高,充电管理二合一、三合一、甚至六合一的电源方案,更不说快充,无线充电等技术也不断融入其中。

例如GD30WS8805可以实现六种功能,如充电,放电,通讯,保护,耳机探测,LDO。另外,还可为充电盒、耳机电池和MCU供电,实现三合一充电管理,也可与GD32MCU配合,通过I2C总线自由配置充电过程中的恒流充放电电流、跳转电压等参数,完成了TWS电源管理系统的智能控制。值得注意的是,兆易创新芯片代理GD30WS8805内置的LDO能够提供一个输出50mA,3.3V的电源,供电外部电路;由于不需要附加设备,因此减少了该方案的总体开销,这是行业中非常罕见的实践,因而得到TWS行业用户的广泛关注,部分头部用户已开始导入并实现大规模量产。


与仅购买功率管理芯片相比,产业链下游的OEM企业,ODM厂商倾向于采用一种一站式电源管理方案,在降低研发成本的同时,加快产品上市时间。为满足这一客户需求,兆易创新以“MCU+PMIC”为基础,以MCU系列中广泛应用的MCU产品线优势,结合客户实际需求,形成全新的一站式电源管理方案。


GD32E230F-TWS板是兆易创新主要推送电源管理开发平台。这个开发板采用Cortex®-M23内核的GD32E230F4V6芯片作为主控MCU,与PMICGD30WS8805进行I2C接口,实现单节锂电池及耳机的充放电管理。这种包装方案并不是每一家工厂都可以提供的,而且更考验原厂的研发能力。与此同时,MCU主控MCU的选型也十分灵活,可根据客户的需求,选择不同的性能、价格、标尺、规格大小的MCU产品,兆易创新本身也有非常丰富的MCU产品线供客户挑选。用户可自由组合实现各种高性能、低成本的TWS应用方案。


其中电源管理芯片兆易创新芯片代理GD30WS8805具有三种工作模式,分别为USB模式、BAT模式和Sleep模式。当USB插入、耳机插入、充电结束等状态发生时,内寄存器对应的位将改变,同时发出中断脉冲,让MCU读出寄存器的变化值,进行相应的充放电管理。USB模式下,可同时为充电盒的锂电池和耳机充电,耳机充电优先。这两个耳机都有独立的双通道充电环,并且可以对一只耳机进行充电。此外,GD30WS8805还具有多种保护及检测功能,如电池过压、过流、过温保护、耳机过流保护、USB插拔检测、耳机插入拔出检测等。


该电源管理芯片GD30WS8805现已成功打入市场,且已大批量出货,兆易创新的下一代PMIC产品也在TWS市场深耕不断,对于充电电流的进一步突破,将会加快耳机仓快充功能的普及;以及进一步缩小封装尺寸,适合便携开发需求。毋庸置疑,兆易创新正在扩大IoT领域的应用范围,在MCU、存储、传感等多元化布局上,进一步探索电源和信号链等模拟芯片的创新,从而形成广泛产品组合的卓越竞争力!

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