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快充、安全、精确,做好电池管理IC
来源:赛微微电子 作者:赛微微电子有限公司总经理 蒋燕波 2015/5/25 9:33:03 人气:252
内容导读:
电池管理IC是对电子设备的电池进行状态监测、充电管理和安全保护的管理的芯片,它可以为用户提供准确的电池剩余容量预测,剩余使用时间预测,手机低电量运行告警,手机低功耗运行策略控制,充电电流电压控制,电池的使用安全保障等功能。电池管理IC性能的好坏,对电子设备用户的使用体验及使用安全有极大的影响。

电池管理IC是对电子设备的电池进行状态监测、充电管理和安全保护的管理的芯片,它可以为用户提供准确的电池剩余容量预测,剩余使用时间预测,手机低电量运行告警,手机低功耗运行策略控制,充电电流电压控制,电池的使用安全保障等功能。电池管理IC性能的好坏,对电子设备用户的使用体验及使用安全有极大的影响。

电池管理IC应用市场广阔,远不止智能手机应用,在笔记本电脑、移动充电宝、平板电脑、智能穿戴设备、无绳电动工具、移动POS机、无人机等产品中都有应用,其中智能手机、平板电脑、笔记本电脑、移动充电宝市场规模都大于1亿台/年,手机市场更是超过10亿台/年,穿戴设备、无绳电动工具、无人机等市场也在快速成长,为电池管理IC行业发展带来巨大的发展契机。保守估计,2015年包括各种电池管理IC的市场体量将超过50亿颗,而且还在快速增长。

充1小时、用1周,不是梦

快充是近来热议的重点话题,从OPPO推出VOOC闪充方案后,各家的快充方案不断出现。目前高通、MTK、Intel阵营都在主导自有标准的快充方案。同时针对快充需求,电池厂商也在发力,锂电池工艺和配方都在不断演进。从以前行业标准容受0.3C充电,发展到现在已经出现了能够容受1C甚至1.5C充电的高能量密度电芯。半小时把3000mAh的电池充到75%的产品已经面世,1小时充满100%电量的手机电池产品也有发布。

对于快充解决方案来说,首要的需求是安全,其次是维护电池健康状态和使用寿命,最后是效率,也就是充电管理部分电路的发热要低。所以,只是把充电管理IC换成了一个大电流的选型,其实远远不够。一个完善的快充解决方案是一个系统工程,需要集合AP、电池保护板、电量计、充电管理等多方面的技术诀窍才能形成安全、长寿命、高效率、低发热的快充解决方案。

决定未来快充技术发展的两个决定性因素:一是标准之争。显而易见,QC2.0、Pump Express+和USB Type-C之间一定会有一翻博弈,其结果将影响未来技术的发展方向。但无论如何,利用高压充电增大充电传输功率已经是行业共识,无论哪个标准都将引入高压充电概念。二是锂电池材料技术发展的瓶颈。在保障能量密度的情况下,提高锂电池对于快速充电的容受能力是技术发展的关键。由于锂电池材料行业现在新技术层出不穷,包括硅负极、固态负极等技术都在快速发展,可以说,在未来2~3年内,充电一个小时,使用一周的手机或平板电脑都有可能出现。

赛微公司即将推出市场的CW6113充电管理IC,是采用开关电源结构的高效率充电管理IC,具有效率高、低发热特点,支持电源路径管理(Power Path Management)功能和USB OTG升压功能,能够支持最大2.5A的充电电流,能够在1小时时间内充满2000mAh的电池。CW6113是一颗通用器件,针对各种锂电池充电应用都可使用。

对电池进行“柔性”充电控制,保证安全

众所周知,锂电池尤其是高能量密度比的锂电池是危险品,在电池过充、过放、短路等异常情况下都将形成电池胀气、鼓包、泄漏等问题,严重时引发燃烧爆炸的事故。保障锂电池使用安全的两个核心因素:一是电芯安全性,二是电池包保护电路功能。电芯安全是广大电芯厂商的持续努力方向,涉及电池材料配方和加工工艺等诸多问题,在这里不再赘述。但电芯的安全性是电池安全性的基础,如果电芯本身安全性有问题,则使用再安全的保护线路都将是舍本逐末。保护电路也是业内关注的焦点。作为锂电池保护电路的核心,电池保护IC的保护功能必须齐备。以赛微微电子的CW1055/1043多串电池保护IC为例,能够完成过充保护、过放保护、放电过流保护(两级)、异常充电保护、短路保护、温度保护6大保护功能,完整覆盖了锂电池的各种异常使用情况,保障了锂电池的使用安全。

另外,在快充时代,传统的锂电池保护方案将与大功率充电功能间发生严重矛盾。而锂电池在大倍率充电的情况下,也更容易出现高温、过充等异常使用情况。忽略电池的运行情况,一味对锂电池进行大倍率充电,将严重影响锂电池的使用寿命,甚至引发危险。所以,通过电量计IC和电池保护IC对电池使用情况进行严密监控,根据电池剩余容量、温度、端电压、内阻等信息对充电管理IC行为进行控制,对电池进行“柔性”充电控制,维护电池健康状态,延长电池使用寿命,降低电池使用安全风险,已经形成了行业共识。赛微即将推出的CW1016电池保护IC,能够在保障在电池使用安全的情况下,支持大电流快速充电能力,解决现有快速充电技术在电池包PCM保护板内部的瓶颈问题。

电量计并非只要精度高就好

高精度电量计IC对电池剩余电量的预测精度能够达到1%~3%,目前赛微、德州仪器等电量计厂商提供的产品基本都能够达到。那么,是否高精度的电量预测就能够保障好的用户使用体验呢? 答案与大家的既有认知不太相符。用户对于电量预测精度固然在意,但是引起用户投诉电量显示不准问题的,往往是电量计上报电量的“异常行为”,例如:没有插充电器时电池电量跳变回升、小电流切换大电流放电时电量显示突然跳变下降、显示还有几个百分比剩余容量时突然跳电关机、充电时一直充不满等各种问题才是诱发用户投诉的杀手。而避免这些问题的出现,需要电量计IC与电池以及系统进行完美匹配才能完成。所以我们常说,电量计IC并不是一个标准的ASIC器件,只是将电量计IC SMT到客户的PCBA上并不能保障性能和用户体验。而真正的电量计IC设计导入的过程,是一场设计服务,需要有经验的工程师将电量计IC的参数与充电管理IC参数、系统截至放电点设定值、电池特征、用户使用环境等信息进行整合匹配,才能保障电量计功能的全面发挥,给客户带来真正无投诉的电池管理用户体验。

赛微CW2015作为国内唯一的电量计IC供应商,其旗舰产品CW2015是业界功耗最低,应用电路最简单,PCBA生产流程最简便的高精度电池电量IC计产品。与传统的美商产品比较,CW2015在PCBA的生产流程中不需要专门的电池校准和芯片烧录设备,没有电流校准和芯片烧录的生产流程,大大降低了电池电量计IC的使用/生产门槛,提高了生产效率。解决了在以前很多希望通过电量计IC的应用提升产品用户使用感受的手机厂商所面临的最大问题:用得起电量计IC,买不起专用设备,承受不了复杂的生产流程。完整的实现了我们的承诺:扎根中国市场,了解行业现状,服务本地客户。

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