电池管理IC发展趋势探析

摘要：  智能手机热销极大地推动了市场对电池管理IC的需求，不仅表现为市场规模迅速扩大，同时表现在产品技术性能迅速提高上。随着2013年智能手机的屏幕更大、功能更多、电池容量更大，电池管理IC的技术演进将表现为更快的充电速度，更精确的监控能力，以及更加小型化。

关键字：  电池管理IC，  快速，  高精度，  小型化

智能手机热销极大地推动了市场对电池管理IC的需求，不仅表现为市场规模迅速扩大，同时表现在产品技术性能迅速提高上。随着2013年智能手机的屏幕更大、功能更多、电池容量更大，电池管理IC的技术演进将表现为更快的充电速度，更精确的监控能力，以及更加小型化。

市场增幅将达30%

智能手机电池的充放电过程更加复杂，因此对电池管理技术提出了更高的要求，由此催生出了更大的市场空间。

电池管理IC是对电池的充放电过程以及电池现存电量，进行管理、监测和显示的集成电路产品，它不仅可以对电池加以监控和管理，还可以对电池的运行加以保护，进而延长电池的使用寿命。近年来智能手机市场快速发展，而电池又是手机的主要供电设备，因此电池管理IC市场骤然升温。

对此，刘洋指出，相对功能机来说，智能手机所用的电池容量更大，输入电压更高，充电电流更大，整个电池的充放电过程更加复杂，因此对电池管理技术提出了更高的要求。这导致电池管理IC产品的技术附加价值大幅提高，智能手机的电池管理IC往往需要分立存在，而很难将其集成于处理器芯片之中，特别是高端智能手机，由此催生出了更大的市场空间。2012年中国智能手机已达到2亿部，2013年必将超过这个数字，据此预计2013年中国电池管理IC市场将进一步扩大，可达4亿～5亿元人民币，增幅达到20%～30%。

快速充电持续受到关注

目前已有厂商推出可达0.8～1倍率，即以2A电流进行充电的技术，最高充电电流甚至可以达到7～8A。

由于电池管理需求更加多样，使得产品技术开发更加复杂，新技术、新趋势不断涌现。随着智能手机及其他移动设备的功能日益增多和完善，用户对它们的使用也愈加频繁，愈来愈需要更大容量的锂电池及充电电流。如何更加迅速地将电池充满成为用户的重要需求，也是当前业界研发的重点。

目前智能手机通常使用的电池容量为1700mA～2000mA，少量高端产品可达3000 mA。如果采用0.6倍率的充电电流(约为1.2A)进行充电，大约需要2小时充满。为了提高充电速度，当前的技术趋势是提高充电倍率，从而加快充电速度。据介绍，目前已有厂商推出可达0.8～1倍率，即以2A电流进行充电的技术(将电池充满的时间可减少到1.5小时)，最高充电电流甚至可以达到7～8A。如近日瑞萨开发的R2A20057BM锂电池充电控制器IC，即可支持2A大电流充电。它通过将功率MOSFET与充电电路集成在单芯片上，采用晶片级的封装，减少了芯片本身面积和充电控制解决方案的总体面积。晶片级封装技术由于减少了封装的阻抗，另外R2A20057BM还集成了一个高效的降压型DC-DC转换器(BUCK convertor)，可将发热量降到最低，从而实现大电流充电。

不过，目前也有人对快速充电的开发持不同的观点。刘洋即表示，“快充技术”并不一定是当前手机电池管理急需解决的重要问题。

快速充电必然对电池的使用寿命产生损伤，以2000mA锂电池为例，正常情况下需要2小时充满电，加大电流甚至可能在15分钟内充电完成，但是必然对电池的使用寿命产生损伤。手机不像电动汽车那样在某些特定情况下必须快速完成充电，手机并非必须具备这一功能。

安全性依赖高精度监控

未来的趋势是在电池管理IC中集成电池认证芯片，其可以辨识是否为原装电池，如果是山寨电池则只能放电而不能充电。

近年来，电池的安全性受到越来越高的重视。因为滥用电池或使用仿冒电池，造成的电池损毁甚至爆炸事件时有发生，设置保护电路已成为电池组必要的设备。对此，TI高级业务拓展经理陈放就表示，大电流、高电压所造成的过充是电池安全性最大的威胁，在智能手机电池电量越来越高，且不断加大充电电流的背景下，这些做法均对电池的安全性提出了挑战。为了确保电池充电器能够在安全作业范围内工作，多数电池充电器都整合了某种形式的保护电路，以确保电池所产生的热能够最小化，防止过电流或过电压的状况发生。

TI电池管理方案业务拓展经理文司华则指出，未来的趋势是在电池管理IC中集成电池认证芯片，可以辨识用户使用的是否为原装电池，如果是山寨电池则只能放电而不允许充电。文司华还表示：“在对电池进行充、放电，以及保护过程中，高精度的测量监控十分重要。高精度包括两方面的含义：一是器件如何精确地测量;二是如何精确地模仿电池以获取有意义的信息。”目前TI已可将电量计的精确度提高到1%，推出的BQ2081基于TI Cool-GG平台的容量监控IC系列，集成了一个8位RISC CPU内核、两个A/D转换器、Flash EEPROM和两个通信端口。A/D转换器的高分辨率可使用低阻值(10毫欧)感应电阻，以用于精确的充放电集成。未来，获得高测量精度的第二个途径是更加完整地集成系统功能，采用阻值尽可能低的感应电阻，甚至将其嵌入到芯片中。

小型化仍是不变的趋势

手机电池薄薄的侧面就是电池管理IC的最大宽度。所以虽然目前尺寸已经缩小到2mm×2mm，小型化仍是不变的大趋势。

尽管智能手机的屏幕越做越大，但是超薄的机身，仍然要求所用元器不断走向小型化。根据文司华的介绍，目前很多电池电量计都是整合在电池之中的，而手机电池薄薄的侧面就是该芯片的最大宽度。所以目前电池管理IC尺寸虽然已经做到2mm×3mm，甚至2mm×2mm，小型化仍是电池管理IC不变的大趋势，电池管理器件制造商仍面临着缩小封装尺寸的压力。

对此，Maxim Integrated业务总监Bakul Damle表示：“移动设备生产商越来越重视提升用户体验，并以此作为有别于竞争对手的关键，拥有一款简单并且可靠的电量计为用户提供准确的电池状态信息以及有效延长电池工作时间，仍然十分重要。”近日，美信推出的电池电量计MAX17048，简化设计，仅采用一个外部电容，不仅降低成本，而且减小了产品尺寸，有效缩小方案尺寸至此前方案的1/3。