電池管理IC趨勢 快速 高精度 小型化

智能手機(jī)熱銷極大地推動了市場對電池管理IC的需求，不僅表現(xiàn)為市場規(guī)模迅速擴(kuò)大，同時表現(xiàn)在產(chǎn)品技術(shù)性能迅速提高上。隨著2013年智能手機(jī)的屏幕更大、功能更多、電池容量更大，電池管理IC的技術(shù)演進(jìn)將表現(xiàn)為更快的充電速度，更精確的監(jiān)控能力，以及更加小型化。

市場增幅將達(dá)30%

智能手機(jī)電池的充放電過程更加復(fù)雜，因此對電池管理技術(shù)提出了更高的要求，由此催生出了更大的市場空間。

電池管理IC是對電池的充放電過程以及電池現(xiàn)存電量，進(jìn)行管理、監(jiān)測和顯示的集成電路產(chǎn)品，它不僅可以對電池加以監(jiān)控和管理，還可以對電池的運(yùn)行加以保護(hù)，進(jìn)而延長電池的使用壽命。近年來智能手機(jī)市場快速發(fā)展，而電池又是手機(jī)的主要供電設(shè)備，因此電池管理IC市場驟然升溫。

對此，劉洋指出，相對功能機(jī)來說，智能手機(jī)所用的電池容量更大，輸入電壓更高，充電電流更大，整個電池的充放電過程更加復(fù)雜，因此對電池管理技術(shù)提出了更高的要求。這導(dǎo)致電池管理IC產(chǎn)品的技術(shù)附加價值大幅提高，智能手機(jī)的電池管理IC往往需要分立存在，而很難將其集成于處理器芯片之中，特別是高端智能手機(jī)，由此催生出了更大的市場空間。2012年中國智能手機(jī)已達(dá)到2億部，2013年必將超過這個數(shù)字，據(jù)此預(yù)計2013年中國電池管理IC市場將進(jìn)一步擴(kuò)大，可達(dá)4億～5億元人民幣，增幅達(dá)到20%～30%。

快速充電持續(xù)受到關(guān)注

目前已有廠商推出可達(dá)0.8～1倍率，即以2A電流進(jìn)行充電的技術(shù)，最高充電電流甚至可以達(dá)到7～8A。

由于電池管理需求更加多樣，使得產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)更加復(fù)雜，新技術(shù)、新趨勢不斷涌現(xiàn)。隨著智能手機(jī)及其他移動設(shè)備的功能日益增多和完善，用戶對它們的使用也愈加頻繁，愈來愈需要更大容量的鋰電池及充電電流。如何更加迅速地將電池充滿成為用戶的重要需求，也是當(dāng)前業(yè)界研發(fā)的重點(diǎn)。

目前智能手機(jī)通常使用的電池容量為1700mA～2000mA，少量高端產(chǎn)品可達(dá)3000 mA。如果采用0.6倍率的充電電流(約為1.2A)進(jìn)行充電，大約需要2小時充滿。為了提高充電速度，當(dāng)前的技術(shù)趨勢是提高充電倍率，從而加快充電速度。據(jù)介紹，目前已有廠商推出可達(dá)0.8～1倍率，即以2A電流進(jìn)行充電的技術(shù)(將電池充滿的時間可減少到1.5小時)，最高充電電流甚至可以達(dá)到7～8A。如近日瑞薩開發(fā)的R2A20057BM鋰電池充電控制器IC，即可支持2A大電流充電。它通過將功率MOSFET與充電電路集成在單芯片上，采用晶片級的封裝，減少了芯片本身面積和充電控制解決方案的總體面積。晶片級封裝技術(shù)由于減少了封裝的阻抗，另外R2A20057BM還集成了一個高效的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器(BUCK convertor)，可將發(fā)熱量降到最低，從而實現(xiàn)大電流充電。

不過，目前也有人對快速充電的開發(fā)持不同的觀點(diǎn)。劉洋即表示，“快充技術(shù)”并不一定是當(dāng)前手機(jī)電池管理急需解決的重要問題。

快速充電必然對電池的使用壽命產(chǎn)生損傷，以2000mA鋰電池為例，正常情況下需要2小時充滿電，加大電流甚至可能在15分鐘內(nèi)充電完成，但是必然對電池的使用壽命產(chǎn)生損傷。手機(jī)不像電動汽車那樣在某些特定情況下必須快速完成充電，手機(jī)并非必須具備這一功能。

安全性依賴高精度監(jiān)控

未來的趨勢是在電池管理IC中集成電池認(rèn)證芯片，其可以辨識是否為原裝電池，如果是山寨電池則只能放電而不能充電。

近年來，電池的安全性受到越來越高的重視。因為濫用電池或使用仿冒電池，造成的電池?fù)p毀甚至爆炸事件時有發(fā)生，設(shè)置保護(hù)電路已成為電池組必要的設(shè)備。對此，TI高級業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理陳放就表示，大電流、高電壓所造成的過充是電池安全性最大的威脅，在智能手機(jī)電池電量越來越高，且不斷加大充電電流的背景下，這些做法均對電池的安全性提出了挑戰(zhàn)。為了確保電池充電器能夠在安全作業(yè)范圍內(nèi)工作，多數(shù)電池充電器都整合了某種形式的保護(hù)電路，以確保電池所產(chǎn)生的熱能夠最小化，防止過電流或過電壓的狀況發(fā)生。

TI電池管理方案業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理文司華則指出，未來的趨勢是在電池管理IC中集成電池認(rèn)證芯片，可以辨識用戶使用的是否為原裝電池，如果是山寨電池則只能放電而不允許充電。文司華還表示：“在對電池進(jìn)行充、放電，以及保護(hù)過程中，高精度的測量監(jiān)控十分重要。高精度包括兩方面的含義：一是器件如何精確地測量;二是如何精確地模仿電池以獲取有意義的信息。”目前TI已可將電量計的精確度提高到1%，推出的BQ2081基于TI Cool-GG平臺的容量監(jiān)控IC系列，集成了一個8位RISC CPU內(nèi)核、兩個A/D轉(zhuǎn)換器、Flash EEPROM和兩個通信端口。A/D轉(zhuǎn)換器的高分辨率可使用低阻值(10毫歐)感應(yīng)電阻，以用于精確的充放電集成。未來，獲得高測量精度的第二個途徑是更加完整地集成系統(tǒng)功能，采用阻值盡可能低的感應(yīng)電阻，甚至將其嵌入到芯片中。

小型化仍是不變的趨勢

手機(jī)電池薄薄的側(cè)面就是電池管理IC的最大寬度。所以雖然目前尺寸已經(jīng)縮小到2mm×2mm，小型化仍是不變的大趨勢。

盡管智能手機(jī)的屏幕越做越大，但是超薄的機(jī)身，仍然要求所用元器不斷走向小型化。根據(jù)文司華的介紹，目前很多電池電量計都是整合在電池之中的，而手機(jī)電池薄薄的側(cè)面就是該芯片的最大寬度。所以目前電池管理IC尺寸雖然已經(jīng)做到2mm×3mm，甚至2mm×2mm，小型化仍是電池管理IC不變的大趨勢，電池管理器件制造商仍面臨著縮小封裝尺寸的壓力。

對此，Maxim Integrated業(yè)務(wù)總監(jiān)Bakul Damle表示：“移動設(shè)備生產(chǎn)商越來越重視提升用戶體驗，并以此作為有別于競爭對手的關(guān)鍵，擁有一款簡單并且可靠的電量計為用戶提供準(zhǔn)確的電池狀態(tài)信息以及有效延長電池工作時間，仍然十分重要。”近日，美信推出的電池電量計MAX17048，簡化設(shè)計，僅采用一個外部電容，不僅降低成本，而且減小了產(chǎn)品尺寸，有效縮小方案尺寸至此前方案的1/3。