近期，炬芯科技ATB1113系列低功耗蓝牙SoC成功通过Apple授权第三方测试机构的各项合规性验证，已全面兼容Find My network accessory的最新规格和功能要求，可为第三方硬件产品提供高效快速寻找丢失物品的低功耗蓝牙应用方案。品牌厂商可以通过采用该系列芯片，在终端设备上轻松集成「Find My」网络查找功能。

Apple Find My网络由数以亿计的Apple设备组成，通过iPhone、iPad、Mac上的Find My应用或Apple Watch上的Find Items应用，用户可以轻松、安全地查找兼容的个人物品。支持Apple Find My Network的产品主要包括两种类型，一种是将功能集成到电子设备、医疗设备、运动器材等终端产品内部；另外一种则是如AirTag一样的独立追踪器，通过放置到如个人物品、服装、背包、旅行装备等物品内，进行定位和追踪。

炬芯科技ATB1113 支持Apple Find My功能，既可以应用于独立的防丢标签，也可以作为与系统应用融合的Built-in集成方案，为第三方配件产品快速实现寻物功能。炬芯科技ATB1113 Find My network 解决方案将首先应用于防丢器方向，通过一整套高集成度、高效易用的SDK，可提供苹果MFi账户申请到功能开发的详细指引，助力客户加速产品研发和上市。

ATB1113还拥有较为丰富的片上软硬件资源，可满足客户更多的开发需求，支持秘钥数据硬件直接加密，保障私密信息安全；同时提供完善的安全计算引擎，支持多种外设，可以拓展防丢器多种使用场景。

炬芯科技ATB1113是一款单模低功耗蓝牙5.3系统级芯片，可以配置为广播者（Broadcaster）、观察者（Observer）、中央设备（Central）或外围设备（Peripheral），并支持上述各种角色的组合应用，支持1主多从，多发多收，可广泛应用于蓝牙语音遥控器、语音鼠标、语音键盘、翻译棒、留声玩具、蓝牙数传类产品（如指纹锁、智能药盒、冷链物流、车载雾化消毒、泡沫洗手机、电动工具）等物联网（IoT）领域。

Google谷歌在今年4月正式推出适用于安卓设备的“Find My Device”（查找我的设备），借助一个全新的、拥有超过十亿台 Android 设备的众包网络，Find My Device可以帮助快速、安全地找回丢失的 Android 设备和日常物品。炬芯科技已经进行了提前部署，目前，正在联合国际品牌客户共同开发基于安卓系统的寻物防丢解决方案，炬芯将成为同时支持iOS 和 Android两大主流手机操作系统的tag 方案供应商。

作为业内领先的低功耗 AIoT 芯片设计厂商，炬芯科技专注于为无线音频、智能穿戴及智能交互等基于人工智能的物联网(AIoT)领域提供专业集成芯片。未来，炬芯科技将持续打磨低功耗蓝牙无线物联网产品系列，构建更便捷高效的产品开发平台，赋能更多IoT物联创新应用。

作者：Alexandr Ikriannikov，研究员；Laszlo Lipcsei，产品应用总监

摘要

48 V配电在数据中心和通信应用中很常见，有许多不同的解决方案可将48 V降压至中间电压轨。最简单的方法可能是降压拓扑，它可以提供高性能，但功率密度往往不足。使用耦合电感升级多相降压转换器可以大幅提高功率密度，这种方案与先进的替代方案不相上下，同时保持了巨大的性能优势。多相耦合电感的绕组之间反向耦合，因而各相电流中的电流纹波可以相互抵消。这种优势可以用来换取效率的改善，或者尺寸的减小和功率密度的提高等。本文介绍了一个示例，其磁元件的体积和重量只有原来的1/4，使得1.2 kW解决方案符合1/8砖的行业标准尺寸，并且峰值效率高于98%。本文还重点讨论了如何根据耦合电感的品质因数(FOM)优化48 V拓扑。专注于DC-DC转换领域的工程师将会对此感兴趣。

引言

48 V配电轨通常会降压至某个中间电压，往往是12 V或更低，然后不同的本地负载点稳压器直接向不同负载提供各种不同的电压。对于48 V至12 V降压调节器，首选之一是多相降压转换器（图1）。这种解决方案提供稳压V_O和快速瞬态性能，很容易实现且成本较低。对于几百瓦到>1 kW的功率范围，可以考虑四相并联。然而，高效率通常是一个优先考虑因素，与12 V甚至5 V输入的较低电压应用相比，48 V转换器为了保持低开关损耗，开关频率通常相对较低。这会在“伏特×秒”方面对磁元件造成双重损害，因为已经很明显的电压也会作用相对较长的时间。因此，与较低电压应用相比，48 V的磁元件通常体积较大，并使用多匝绕组来承受显著提高的“伏特×秒”。48 V降压转换器仍然可以实现高效率，但整体尺寸通常相当大，其中电感占据了大部分体积。

基本48 V至12 V ~1 kW降压转换器具有四相，使用6.8 μH分立电感，开关频率为200 kHz。这四个电感是目前最大和最高的元件，占解决方案体积的大部分。本文的目标是保持或提高此初始设计所实现的高效率，但显著减小磁元件的尺寸。

常规降压转换器各相的电流纹波可由公式1求出，其中占空比为D = V_O/V_IN，V_O为输出电压，V_IN为输入电压，L为电感值，Fs为开关频率。

图1.使用分立电感的四相降压转换器。

用漏感为L_k且互感为L_m的耦合电感^1-7代替分立电感(DL)，CL（耦合电感）中的电流纹波可表示为公式2。⁶ FOM表示为公式3，其中N_ph为耦合相数，ρ为耦合系数（公式4），j为运行指数，仅定义占空比的适用区间（公式5）。

CL考虑因素

改进的第一步是针对耦合系数L_m/L_k的几个实际合理值绘制N_ph = 4的FOM曲线（图2）。红色曲线L_m/L_k = 0表示分立电感的FOM = 1基线。已经证明，漏感非常低的陷波CL (NCL)结构一般能实现非常高的L_m/L_k，因此FOM值也很高。^8,9然而，虽然在理想情况下目标占空比正好位于第一陷波D = 12 V/48 V=0.25，但有必要考虑V_IN和V_O的某个范围。有时候，标称V_IN可以是48 V或54 V加上一些容差，V_O可以调整为远离12 V，等等。如果占空比在D = 0.25附近的某个范围内变化，为使电流纹波始终受到抑制，应选择具有相当大漏感的典型CL设计，而不是NCL，但FOM值仍然相当大。假设L_m/L_k > 4，与DL基线相比，减小CL中的电感值可能使图2中的FOM提高约6倍。减少能量存储会直接影响所需的磁元件体积。因此，将DL = 6.8 μH降低为CL = 1.1 μH应有利于减小尺寸。

图2.针对一些不同L_m/L_k值，4相CL的FOM与占空比D的函数关系。突出显示了目标区域。

图3.DL = 6.8 μH和CL = 4 × 1.1 μH（V_IN = 48 V且F_s = 200 kHz）时的电流纹波与V_O的函数关系。突出显示了目标区域。

图3显示了相应的电流纹波，比较了V_IN = 48 V和F_s = 200 kHz条件下的基线设计DL = 6.8 μH与建议的4相CL = 4 × 1.1 μH (L_m = 4.9 μH)。在目标区域中，CL的电流纹波与DL的电流纹波相似或更小。这意味着所有电路波形的均方根相似，传导损耗也相似。相同F_s时的相同纹波还意味着开关损耗、栅极驱动损耗等也相同，因此这两种解决方案的效率应该非常相似（假设DL和CL电感损耗的贡献相似，这是唯一的区别）。

图4.四个DL = 6.8 μH电感（上方）被替换为CL = 4 × 1.1 μH（下方），体积减小到原来的1/4。

图5.48 V至12 V调节第一级。元件放置在PCB正面的1/4砖轮廓内。将所有~1 mm元件移至底部：1/8砖。

图4显示了设计的CL = 4 × 1.1 μH，其取代了四个DL = 6.8 μH电感。⁵每个DL的尺寸为28 mm × 28 mm × 16 mm，假设它们彼此间隔0.5 mm，那么尺寸为56.5 mm × 18 mm × 12.6 mm的4相CL可使磁元件体积减小到原来的1/4。图5显示了完整的1.2 kW 48 V至12 V调节解决方案，PCB单面上的元件位于1/4砖轮廓内。CL尺寸和封装经过专门设计，两个CL元件可以安放在行业标准四分之一砖尺寸内。将所有~1 mm元件（FET、控制器IC、陶瓷电容等）放置在PCB底部，从而实现1/8砖尺寸的1.2 kW解决方案。

性能改善

当DL = 6.8 μH电感变为CL = 4 × 1.1 μH时，电感中的电流摆率限制也改善了6倍，这有助于改善瞬态性能。除此之外，尽管磁元件总体积减少到原来的1/4，但100°C时的电感饱和额定值提高了约2倍。

图6显示了建议的V_IN = 48 V解决方案（输出V_O = 12 V）的瞬态性能。正如所料，对于变化的负载电流，反馈将输出电压调节至预设值，同时补偿输入电压的任何变化。

图6.75 A负载阶跃下V_O = 12 V输出(CL = 4× 1.1 μH)时的瞬态性能。

所实现的效率如图7所示，它可能是首要的性能参数。它与先进的行业解决方案进行了比较：48 V至12 V（固定4:1降压）LLC，初级侧和次级侧均有矩阵变压器和GaN FET。¹⁰所实现的满载效率为97.6%，而基准效率为96.3%。这意味着在全功率下损耗减少16.6 W，建议的解决方案实现了1.6倍的改进。当效率已经如此之高时，损耗要降低如此大的幅度通常很难实现。

尺寸和效率之间的权衡当然是可能的。图8比较了CL = 4 × 1.1 μH（磁元件尺寸减小到DL的1/4）和更大的CL = 4 × 3 μH（电感体积仅减小到DL的1/2）的效率。物理尺寸较大的CL = 4 × 3 μH具有较高的漏感L_k = 3 μH和较大的互感L_m = 10 μH。这使得F_s可以轻松降低至110 kHz，从而大幅提升整个负载范围内的效率。

图7.与1/8砖尺寸的先进48 V至12 V解决方案的效率比较。

图8.使用耦合电感的建议48 V至12 V解决方案的效率与尺寸权衡。

结语

利用耦合电感的优势，48 V至12 V解决方案将磁元件总尺寸减小到基本分立电感的1/4，以行业标准的1/8砖尺寸实现了1.2 kW功率。在磁元件尺寸减小4倍的同时，它保持了出色的效率性能，瞬态电感电流摆率提高了6倍，电感I_sat额定值提高了2倍。

与同样尺寸的业界先进48 V至12 V解决方案相比，它在全功率下的损耗降低了约1.6倍。如果磁元件尺寸的减小幅度可以不那么大，效率还能进一步提高。

同时，建议的解决方案提供出色的稳压输出，可直接放在客户母板上，并利用标准硅FET进一步优化成本。与之相比，采用全GaN FET的非稳压4:1 LLC是作为单独模块制造的，并使用具有多层、敏感布局和嵌入式矩阵变压器的专用PCB。

整体性能改善体现了ADI耦合电感专利IP的优势，我们很高兴将其提供给众多客户用于DC-DC应用。

参考资料

¹ Aaron M. Schultz和Charles R. Sullivan。“带耦合感应绕组的电压转换器及相关方法。”美国专利6,362,986，2001年3月。

² Jieli Li。 “DC-DC转换器中的耦合电感设计。”硕士论文，2001年，达特茅斯学院。

³ Pit-Leong Wong、Peng Xu、P. Yang和F. C. Lee。 “采用耦合电感的交错VRM的性能改进。”《IEEE电源电子会刊》，第16卷第4期，2001年7月。

⁴ Yan Dong。 “负载点应用中多相耦合电感降压转换器的研究。”博士论文，2009年，美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学。

⁵ Alexandr Ikriannikov。 “漏感控制得到改进的耦合电感。”美国专利8,102.233，2009年1月。

⁶ Alexandr Ikriannikov和Di Yao。 “解决耦合电感中的铁损问题。”Electronic Design News，2016年12月，

⁷ Alexandr Ikriannikov。 “耦合电感的基础知识和优势。”ADI公司，2021年。

⁸ Alexandr Ikriannikov。 “多相DC-DC应用中磁元件的演变和比较。”IEEE应用电源电子会议，2023年3月。

⁹ Alexandr Ikriannikov和Di Yao。 “采用多相磁元件的转换器：TLVR与CL和新颖优化结构之比较。”PCIM Europe，2023年5月。

¹⁰ “EPC9174-评估板。”Efficient Power Conversion Corporation。

关于ADI

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2023财年收入超过120亿美元，全球员工约2.6万人。携手全球12.5万家客户，ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn

关于作者

Alexandr Ikriannikov是ADI公司通信和云电源团队的研究员。他于2000年获得加州理工学院电气工程博士学位，在那里他跟随Cuk博士学习电力电子学。他开展了多个研究生项目，从AC/DC应用的功率因数校正到适用于火星探测器的15 V至400 V DC/DC转换器。研究生毕业后，他加入Power Ten，重新设计和优化大功率AC/DC电源，然后在2001年加入Volterra Semiconductor，专注于低压大电流应用和耦合电感器。Volterra于2013年被Maxim Integrated收购，Maxim Integrated现在是ADI公司的一部分。目前，Alexandr是IEEE的高级会员。他拥有60多项美国专利，还有多项专利正在申请中，并撰写发表了多篇电力电子技术论文。

Laszlo Lipcsei是ADI公司通信和云电源团队的总监。他拥有布加勒斯特理工大学自动化和计算机工程硕士学位。他于2000年加入O₂Micro，专注于电源转换和电池管理IC的定义和开发工作。2015年，Laszlo加入Maxim Integrated研发团队，率领团队开展软件定义电池的定义和系统开发。他的团队还开发了无线BMS概念验证电池组，并在2020年CES展会上进行了展示。自2020年初以来，他一直专注于多相和48 V电源转换架构开发。Laszlo拥有50多项专利，还有多项专利正在申请中。

经过认证的完全可编程ST87M01 LTE Cat-NB2 NB-IoT工业模块充分发挥Ceva-Waves Dragonfly NB-IoT平台 IP的优势，提供超级可靠的低功耗广域网(LPWAN)连接性

帮助智能边缘设备更可靠、更高效地连接、感知和推断数据的全球领先半导体产品和软件IP授权许可厂商Ceva公司(纳斯达克股票代码：CEVA) 宣布意法半导体(STMicroelectronics)已经获得Ceva-Waves Dragonfly NB-IoT平台授权许可，并将其部署在最近推出的ST87M01超紧凑型低功耗模块中。ST87M01结合了功能强大且可靠的窄带物联网(NB-IoT)数据通信与精确并且高弹性的GNSS地理定位功能，适用于物联网设备和资产。

       NB-IoT是专为低功耗、广域(LPWA)连接而设计的蜂窝通信技术，能够为各种物联网设备和服务实现高效的数据传输。Ceva-Waves Dragonfly 平台集成了Ceva-BX1处理器、优化的射频收发器、基带和协议栈，提供了完备的版本15 Cat-NB2 调制解调器 IP 解决方案，可以缩短产品上市时间并降低进入门槛。

       《爱立信移动市场报告(Ericsson Mobility Report)》预测，蜂窝物联网连接数量将从2023年的30亿增长到2029年的61亿，年复合增长率达到12%。为了抓住重大增长机遇，集成了Ceva-Waves Dragonfly 平台的 ST87M01模块瞄准了利用蜂窝连接来增强功能的广泛物联网应用，包括智能电表、智能电网、智能楼宇、智慧城市和智能基础设施应用，以及工业状态监测和工厂自动化、智慧农业和环境监测。该模块还适用于宠物、儿童和长者定位、远程工人安全监控、电动工具等设备的资产跟踪，以及普通智能物流等跟踪应用。

       意法半导体专用产品部门总经理Domenico Arrigo表示：“Ceva-Waves Dragonfly平台是我们ST87M01 NB-IoT/GNSS全内部模块的最佳选择。我们在公司内部进行整个模块的构思、设计和产业化，需要紧密的合作关系和一流的工程技术支持，Ceva团队完美地提供了这些支持。”

       Ceva副总裁兼无线物联网业务部门总经理Tal Shalev表示：“我们非常荣幸与意法半导体密切合作，提供完整的版本15 Cat-NB2调制解调器IP解决方案，帮助他们推动突破性的蜂窝物联网性能和能效。出色的 ST87M01 NB-IoT/GNSS 模块专为满足工业市场的严苛要求而量身定制，我们期待看到这款模块在现场应用中大放异彩。”

       Ceva-Waves Dragonfly是适合广泛应用的完整eNB-IoT IP 平台，它是完全软件可配置的解决方案，能够通过多卫星 GNSS 和传感器融合功能进行扩展。Ceva-Waves Dragonfly包括完整调制解调器设计的参考芯片，具有嵌入式 CMOS 射频收发器、先进的数字前端、物理层固件和协议栈(MAC、RLC、PDCP、RRC 和 NAS)。如要了解更多信息，请访问公司网页https://www.ceva-ip.com/product/dragonfly/。

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Ceva热忱地为智能边缘带来全新的创新水平。我们的无线通信、感知和边缘AI技术是现今一些先进智能边缘产品的核心。我们拥有更可靠、更高效地连接、感知和推理数据的广泛IP 组合，包括用于蓝牙连接、Wi-Fi、 UWB 和5G 平台 IP，实现无处不在的强大通信；以至可扩展的边缘人工智能 NPU IP、 传感器融合处理器和提升设备智能的嵌入式应用软件。我们的差异化解决方案在极小的硅片尺寸内以超低功耗提供卓越性能。我们的目标简单：为业界提供半导体产品和软件 IP，创建更智能、更安全和更紧密互连的世界。今天，Ceva 正在努力践行这一理念，支持全球超过 170 亿个创新性智能边缘产品，涵盖从人工智能智能手表、物联网设备和可穿戴设备，直到自动驾驶汽车和 5G 移动网络。

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Ceva： 助力智能边缘

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作者：Gartner高级研究总监周玲

中国的容器管理市场正不断增长。Gartner预计，到2027年，中国基于软件的容器管理最终用户总支出将从2024年的8900万美元增加到1.306亿美元。

图1：中国容器管理支出预测（2022 - 2027年）

容器管理可成为云原生基础设施平台的核心基础。容器管理市场的提供商包括超大规模云服务提供商、传统的本地基础设施提供商或第三方容器管理软件提供商。随着企业的数字化目标、地缘政治局势、监管环境和最终用户购买行为的变化，容器管理产品也在不断创新发展。此类产品必须满足多种需求，包括能够在混合环境中运行，与本地基础设施解决方案兼容，并且具备应用可移植性。因此，容器管理解决方案正在增加组装式和解耦能力，通常在企业内被称为云原生平台。中国市场上容器管理解方案或平台的能力可分为三类，分别是基础能力、增强能力和进阶能力（见图2）。

图2：容器管理解决方案核心技术能力

中国的数字经济不断发展，部署高效可扩展应用的需求和金融等高监管行业的多样化需求不断增加，促使容器管理解决方案为以下常见使用场景提供支持：

云原生应用架构

云原生应用架构具有延时感知、工具化、故障感知、事件驱动、安全、可并行、自动化和资源消耗感知（LIFESPAR）等特点。云原生基础设施上的容器管理解决方案可为云原生应用，特别是微服务，提供强大的基础架构。

云原生基础设施

基于Kubernetes的云原生基础设施应具有可编程、有韧性、不可变、模块化、有弹性和声明式（PRIMED）的特点。不可变属性和声明式配置是基于Kubernetes的云原生基础设施的核心，是使基础设施交付与云原生应用交付具有同等敏捷性的关键推动因素。

混合云部署

目前，中国的许多企业机构都采用了混合云模式，多数核心业务工作负载都在私有云上运行或计划迁移到私有云。超大规模云服务提供商和第三方软件提供商可提供跨不同云环境和异构基础设施的运营管理能力。

与国产化底层基础设施兼容

目前，中国多数本地云服务提供商、传统基础设施供应商和第三方容器管理解决方案提供商都已为此做好准备，并可与国产化基础设施架构兼容，如鲲鹏、麒麟和海光等。

边缘计算

容器管理解决方案有助于管理和部署容器化物联网（IoT）应用，优化资源利用率，实现与边缘计算和云服务的无缝集成。

GPU编排

容器管理提供的功能和插件可实现GPU编排，以便在容器化环境中管理和分配GPU资源，可有效地将GPU用于需要高性能计算的机器学习（ML）、AI或GenAI用例，并简化GPU密集型工作负载的部署和管理。

除了帮助中国企业满足需求（如混合云成本管理和边缘计算容器管理）和实现容器管理用例外，容器管理解决方案还具有如下优势：

提高数字生产力和敏捷性

容器管理解决方案可提供更高效、简化的测试和部署流程，使开发人员能够专注于代码编写，改善协作并缩短应用开发生命周期。此外，多数容器管理解决方案或平台都集成了CI/CD能力。这有助于不同环境中的自动测试、持续集成和部署，能够更快地反馈和识别错误或问题。容器管理解决方案或平台还能够统一不同云环境中的活动，使用户能够无缝使用任何云基础设施环境。

支持跨混合云环境的应用可移植性

容器管理解决方案利用容器化技术将应用及其依赖关系、库和配置封装为一个容器镜像。该镜像将应用及其运行环境进行封装，使其自成一体，独立于底层基础设施。借助混合云集群群组管理（包括多云）的能力，应用在不同底层基础设施环境中的可移植性将得到提升。

资源优化

中国的多数工作负载都在私有云上运行。容器管理解决方案或平台使企业能够在一台主机上运行多个容器，从而最大限度地提高资源效率。带有Kubernetes编排功能的容器管理解决方案可使多个容器在一台物理机上运行，从而实现了硬件资源的高效利用。

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