电池仓研发都该看看这颗国产料——兆易创新GD30WS8805评测描金瓷片

电池仓研发都该看看这颗国产料——兆易创新GD30WS8805评测

TWS（True Wireless Stereo，真无线立体声）耳机主要是采用了蓝牙无线传输的一类音频产品。2016年，苹果发布了第一代AirPods，正式开启了TWS耳机的时代。

市面上常见的TWS耳机

权威调研机构的分析预测，2020年全球品牌TWS耳机出货量约为2.5亿，预计到2024年，全球品牌TWS耳机出货量达5.5亿副。

现在以及未来几年市场对TWS耳机的需求不断提高，行业进入爆发式成长的阶段， TWS耳机的爆发式成长同时也引导了TWS耳机充电仓的爆发式增长。

各式各样的TWS充电仓

充电仓为TWS耳机电池充电，提供能源支持，充电自然不开电源管理芯片PMIC。PMIC主要有两方面作用：一是负责充电仓内部的电池充电管理，二是负责充电仓内部电池升压输出，提供耳机充电管理。

PMIC电源管理芯片能够起到提升电池充电速度、精准控制电流电压、减少对耳机电池的损害等功能，在TWS耳机系统中起到举足轻重的作用。

部分目前市场上主流的充电仓电源管理芯片

目前市场上主流的充电仓电源管理芯片提供商有很多知名厂商。国外的有：Diodes、Maxim美信、NXP恩智浦、三星、TI德州仪器等品牌。国内也有不少自主品牌，如：兆易创新、钰泰、圣邦微、思远半导体、微源、矽力杰、昇生微等厂商。

不久前，北京兆易创新科技股份有限公司（下文称兆易创新）新推出了一颗TWS耳机电池仓PMIC管理系列芯片GD30WS8805，其性能特点引人注目。

GD30WS8805系列介绍

兆易创新成立于2005年4月，是一家以中国为总部的全球化芯片设计公司。该公司致力于各类存储器，微控制器，传感器及周边产品的设计研发，主要产品是NOR Flash、NAND Flash、DRAM、32位通用型MCU，以及智能人机交互传感器芯片，广泛应用于工业、汽车、计算、消费电子、物联网、移动应用以及通信等领域。

该公司新推出的GD30WS8805系列具有十分突出的特点和优势，特别适合于电池仓的设计方案。对充电仓内部锂电池的过充、过放、过流、短路等进行安全防护；在对TWS耳机充电过程中可以提升电池充电速度、精准控制电流电压、更好的为耳机电池提供高效充电。

GD30WS8805 组成的TWS耳机充电仓系统框图

GD30WS8805系列芯片具有高集成度、高效率、小体积等突出特点，十分适合作为TWS电池仓电源管理的主控芯片，可以达到极高的性价比。

GD30WS8805系列芯片特点：

可靠、高效率的电源性能可靠的充电热插拔性能全方位充放电管理保护功能优化的高效充放电转换效率充电、放电关断电流可调-电池充得更满TWS耳机进仓-出仓智能化管理耳机进仓检测功能耳机充电完成功能控制-完美解决耳机在仓内馈电问题TWS耳机充电仓-数据传输功能一键配对、恢复出厂设置功能充电仓状态传输功能-弹窗显示真实电量其他数据传输功能应用 产品主要规格

GD30WS8805内部框图

? 在待机状态下， 芯片的静态电流<5uA
? 芯片充电功能：
a) 高达1.2A电流的开关充电, 最大充电电流可以通过硬件+I2C配置。
b) 充电状态全过程管理包含: 预充电状态, 恒流充电/恒压充电状态, 涓流充电状态。
c) 芯片的充电电流和涓流充电电流可以通过I2C口配置。
d) 支持多种电池特性, 4.1/4.2/4.3/4.35/4.4V截止电压， 0.5%误差
? 升压电路特性：
a) 高效率的同步升压电路， 效率高达95%
b) 最大输出600mA 电流至负载
c) 输出电流上限可以通过芯片的I2C口来配置。
? 充电路径管理功能：
a) 充电路径可以同时支持电池充电和系统供电。
b) 提供给电池和系统的充电电流可以实现动态平衡。
c) 高达20V的过压保护和高达1.8A的过流保护。
? 充电保护功能：
a) USB输入过压/过流保护
b) 电池充电过程中的过压保护、NTC过温低温保护
c) 升压电路输出限流、过压、 短路、电池欠压保护
? 其他扩展功能：
a) I2C 接口灵活配置芯片的工作状态
b) LED状态指示控制
c) 耳机与充电仓数据通讯通路
d) 负载电流检测功能
e) 可输出50mA电流的LDO

从以上内容可以看出，GD30WS8805系列芯片性能十分优秀，除此之外，还有五个亮点值得关注。

亮点1：开关充电温升小

开关充电架构,2C快速充电充电效率高达95% @Icharge=0.5A稳定工作时，芯片表面温度低于28℃

亮点2：灵活高效的升压电路

Boost电路输出电压可调： 4.8V-5.15VBoost电路效率90%-95%

亮点3：充电各阶段的电流和电压均可灵活配置

持续充电电流ICCCH通过RCCCH + 寄存器灵活可调。充电电流，充电截止电压通过寄存器灵活可配置。

亮点4：内置低功耗LDO

LDO电路输出电压3.3V,可为MCU和其他IC供电LDO输出电流两档可调： 50mA/10mA

亮点5：耳机与充电仓数据通讯

可以通过I2C寄存器设置COML/COMR的通信模式，配置COML/COMR的电平。COML/COMR的高电平可以设置成VBAT或5V。

GD30WS8805系列充电仓芯片与TWS耳机通讯连接示意图

GD30WS8805与耳机配置电平数据通讯控制字设置

GD30WS8805-EVAL评估板介绍

基于GD30WS8805充电仓PMIC芯片，兆易创新推出了GD30WS8805-EVAL评估板，方便对芯片进行性能评估，也可以做产品设计的参考以及功能调试，笔者有幸拿到了该评估板。

GD30WS8805 EVAL 模块是一个电源管理模块， 评测工作需要由 EVAL 板、GD-Adapter 和上位机软件、一些外部电路负载一起组成来进行。上位机可以通过 I2C 控制 GD30WS8805 芯片， 完成对单节锂电池的充放电管理。

GD30WS8805 EVAL 板特性：

支持最大 1.2A 的可编程充电电流支持 600mA 的 BOOST 放电电流支持多种化学成分的电池， 4.1/4.2/4.3/4.35/4.4V @0.5%支持 50mA 输出的 3.3V 电压全充电周期：预充电、恒流充电、恒压充电可编程 LED 驱动集成了过压、 欠压、过温等多种保护

GD30WS8805-EVAL评估板

接口名称和接口描述说明

上电测试

主要测试设备：锂电池、电子负载仪、滑动变阻器、USB功率计、GD-Adapter、万用表等。

GD30WS8805-EVAL测试连接系统框图

GD-Adapter与GD30WS8805-EVAL测试连接图

我们准备从充电功能、BOOST 功能、放电功能、LDO输出功能、ADC采集功能，这五个方面进行测试。

打开PMU Monitor软件连接好GD30WS8805-EVAL开发板。

一、 充电功能测试

测试亮点：最大1.2A充电，电流可软硬件控制；充电电池特性电压可选择；充电过程的预充、恒流、恒压全过程精准控制；较高的充电效率；充电完成提示等。

充电功能设置界面：
（说明：这里笔者用500mAH的锂电池代替双象限电源进行充电测试。）

电池空载无充电使能状态的Vbat电压3.717V

然后开启对电池的充电模式。电池充电电压3.849V，电流296mA，USB功率计1.2556W，充电效率为：90.737%。

电池充电电压3.951V，电流297mA，USB功率计1.2915W，充电效率为：90.859%。

电池充电电压4.014V，电流296mA，USB功率计1.3148W，充电效率为：90.367%。

电池充电电压4.020V，电流296mA，USB功率计1.3171W，充电效率为：90.344%。

电池充电电压4.040V，电流296mA，USB功率计1.3249W，充电效率为：90.259%。

整个充电过程，一直可以说是处于恒流充电状态，充电效率一直保持在90%以上，充电转换效率比较高。

二、 BOOST 功能测试

测试亮点：同步升压效率可高达95%；输出电压、电流可配置，最大可达600mA。

BOOST 功能设置界面，选择输出电压5V，使能BST_EN，使用电子负载测试不同电流负载下的转换效率。

50mA负载测试图片

100mA负载测试图片

200mA负载测试图片

400mA负载测试图片

600mA负载测试图片

由于电池容量比较小，测试的时候电压输出保持有点困难，随着测试电流的增大，电压输出跌落明显。相对应的输出转换效率分别为：95.3%， 93.0%，92.87%，89.24%，83.4%。

三、 放电功能测试

测试亮点：TWS充电输出电压可配置；TWS充电电流可编程配置；TWS充电过载保护与轻载中断信号输出。

放电功能设置界面

由于滑动变阻器不能刚好调整到150mA，只能达到最接近的情况，输出放电电流比较稳定，当继续增大放电电流，在示波器上可以看到IRQ引脚输出了一个过载中断脉冲。

下图中，远处的2个仪表接滑动电阻器，模拟耳机充电测量电压和电流；近处的2个仪表接电池，测量电池的电压和电流

166mA放电测试图片 效率92.16%

207mA放电测试图片 效率92.48%

220mA放电测试图片 效率92.42%

245mA放电测试图片 效率87.17%

150mA过载放电IRQ输出告警低脉冲测试图片

四、 LDO输出功能测试

测试亮点：LDO输出电流可配置。

LDO输出功能测试设置界面

LDO 10mA实测试图片

LDO 50mA负载实测试图片

SLP_EN使能后，设置10mA电子负载，LDO可以带10mA电流的负载，而本身电压不会跌落太多，这说明LDO工作正常。

五、ADC采集功能测试

测试亮点：ADC转换器测量监控电源功能。

ADC功能设置界面，这里选择VBAT测试电池的电压。

ADC寄存器读出的值是0XBFF，换算为电压值为：3.748V，万用表实测值为3.769V，测量准确率达到99.5%，剔除测量误差，采集转换的电池电压是正确的。验证了ADC的功能正常，且准确度极高。

兆易创新GD30WS8805系列PMIC芯片功能总结

通过上述评测可以得出GD30WS8805系列芯片具有如下的一些突出特点：

可靠的充电热插拔性能全方位充放电管理保护功能优化的高效充放电转换效率充电、放电关断电流可调-电池充得更满TWS耳机进仓-出仓智能化管理耳机进仓检测功能耳机充电完成功能控制-完美解决耳机在仓内馈电问题TWS耳机充电仓-数据传输功能一键配对、恢复出厂设置功能充电仓状态传输功能-弹窗显示真实电量

作为半导体电子芯片国货领先的技术设计和先进的生产工艺；GD30WS8805系列芯片针对TWS充电仓设计的专用PMIC产品可靠、高效率的电源性能，十分适合作为TWS电池仓电源管理的主控芯片，可以达到极高的性价比。

东莞做人流手术可信的医院
南昌的做包皮手术医院哪所好
长沙有哪些治白癜风的医院
普通人工流产和无痛人流的区别