電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷））電源管理芯片作為電子設(shè)備的電能供應(yīng)中樞和紐帶，隨著市場(chǎng)需求的增加出貨量也快速增長(zhǎng)。在智能穿戴領(lǐng)域，技術(shù)的迭代也讓消費(fèi)者越來越注重產(chǎn)品使用體驗(yàn)，然而智能穿戴設(shè)備的相關(guān)問題還沒得到解決。例如智能手表，今年315晚會(huì)曝出低配版智能手表“偷窺”兒童，隱私安全問題昭然若揭。另一則事故指向電池安全：由于電池過熱造成燒傷，F(xiàn)itbit召回100多萬塊智能手表。

那么，延伸到電源管理芯片上，智能穿戴設(shè)備在電源管理芯片的升級(jí)迭代上還面臨哪些技術(shù)瓶頸，對(duì)于智能手表電池?zé)齻膯栴}，又該如何避免與解決？電子發(fā)燒友網(wǎng)與思遠(yuǎn)半導(dǎo)體市場(chǎng)總監(jiān)黃林、創(chuàng)芯微市場(chǎng)一部經(jīng)理&創(chuàng)芯微聯(lián)合創(chuàng)始人劉文鑒進(jìn)行了交流。

智能穿戴設(shè)備升級(jí)帶來的挑戰(zhàn)，需要廠商把電池保護(hù)做精做透

Fitbit此次召回的主要是在美國(guó)市場(chǎng)上的智能手表，根據(jù)美國(guó)消費(fèi)者產(chǎn)品安全委員會(huì)公開提到的，F(xiàn)itbit收到的燒傷報(bào)告中涉及了三級(jí)燒傷和二級(jí)燒傷，其中有115份是來自美國(guó)市場(chǎng)，59份是來自海外市場(chǎng)。

對(duì)于智能手表出現(xiàn)電池過熱的問題，可能涉及多個(gè)方面的因素，在鋰電池方面，過度充電、充放電電流過大或溫度過高是原因之一；在電源管理芯片方面，芯片不合規(guī)等等也可能是原因。不僅僅是智能手表，如果TWS耳機(jī)出現(xiàn)電池過熱，其帶來的影響會(huì)更加嚴(yán)重。在2019年，就有網(wǎng)友爆料蘋果AirPods Pro出現(xiàn)過熱后裂開。

Fitbit產(chǎn)品涉及召回的4個(gè)型號(hào)

思遠(yuǎn)半導(dǎo)體市場(chǎng)總監(jiān)黃林提到，針對(duì)電池過熱的問題，電源管理芯片可以從過壓保護(hù)、過流保護(hù)、溫度保護(hù)等等的環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮，加之對(duì)檢測(cè)精度、響應(yīng)時(shí)間等方面進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過多年的研究，思遠(yuǎn)半導(dǎo)體的電源管理芯片不僅僅在電池保護(hù)性能上取得突破，還在轉(zhuǎn)換效率、功耗、尺寸、集成度等各個(gè)方面都不斷迭代。

例如智能充電管理芯片 SY6103，這款芯片采用CSP-9 1.725mmx1.725mm封裝，集成了線性充電管理、NTC檢測(cè)和保護(hù)、休眠模式、看門狗等功能，浮充電壓步進(jìn)達(dá)到12.5mV，充電電流步進(jìn)達(dá)到8mA，在保證低功耗的同時(shí)更安全的對(duì)電池進(jìn)行充放電管理。黃林介紹，SY6103芯片已用于OPPO等品牌客戶TWS耳機(jī)中，并且還用于智能手表等穿戴設(shè)備上。

SY6103典型應(yīng)用原理圖（圖源：思遠(yuǎn)半導(dǎo)體）

對(duì)于電池保護(hù)，創(chuàng)芯微市場(chǎng)一部經(jīng)理&創(chuàng)芯微聯(lián)合創(chuàng)始人劉文鑒認(rèn)為需要對(duì)電池進(jìn)行精確的電壓、電流及溫度監(jiān)控。更重要的是，面對(duì)市場(chǎng)需求升級(jí)，電源管理芯片將延長(zhǎng)運(yùn)輸和存儲(chǔ)時(shí)間，同時(shí)保障運(yùn)輸過程的安全?；诖?，創(chuàng)芯微推出帶船運(yùn)模式的CM1126B系列鋰電保護(hù)IC，采用DFN1*1小封裝，船運(yùn)模式下功耗低至2nA，在實(shí)現(xiàn)TWS耳機(jī)超長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)的同時(shí)，避免電池深度放電導(dǎo)致的安全問題。

據(jù)了解，創(chuàng)芯微的智能穿戴設(shè)備電池保護(hù)芯片和方案已覆蓋單節(jié)分立、雙芯片二合一、單芯片二合一等所有領(lǐng)域。劉文鑒介紹，公司全系電池保護(hù)芯片具備高過充精度及高充電過流精度，并且完善的放電過流保護(hù)、短路保護(hù)及溫度保護(hù)功能，可避免電池在使用過程中出現(xiàn)任何安全隱患。

在技術(shù)升級(jí)迭代的過程中，業(yè)內(nèi)多家廠商推出池保護(hù)的創(chuàng)新方案，借一步解決了相關(guān)安全問題。未來隨著無線充電、快充等需求的增長(zhǎng)，電源管理芯片將迎來新的升級(jí)。

電源管理芯片的迭代與升級(jí)：充電控制、電源架構(gòu)

數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國(guó)電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模約占全球四成份額，預(yù)計(jì)2021年到2025年的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)將達(dá)到 14.7%。毫無疑問，面對(duì)市場(chǎng)需求升級(jí)，智能穿戴設(shè)備對(duì)電源管理芯片的性能需求將助推電源管理芯片工藝技術(shù)的迭代。

在迭代過程中，電源管理芯片將出現(xiàn)集成化、高效低耗化等特點(diǎn)，提升的方面主要是在于快充、低功耗、更高的轉(zhuǎn)換效率的能耗等。劉文鑒向記者提到了三大點(diǎn)：一是快速充電功能，需要電源管理芯片提供更加快速且更加安全的充電控制。二是需要更長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，需要提升鋰電池能量密度，最有效的辦法就是提升電池電壓平臺(tái)，將電池充到更高的電壓，此時(shí)要求鋰電保護(hù)芯片有更高的電壓檢測(cè)精度。三是延長(zhǎng)運(yùn)輸和存儲(chǔ)時(shí)間，同時(shí)保障運(yùn)輸過程的安全。

“由于智能穿戴設(shè)備里小功能的模塊和芯片會(huì)比較多，對(duì)于DC/DC、LDO，以及負(fù)載開關(guān)相關(guān)的數(shù)量也會(huì)更多。”思遠(yuǎn)半導(dǎo)體市場(chǎng)總監(jiān)黃林認(rèn)為，隨著整個(gè)產(chǎn)品形態(tài)更趨于穩(wěn)定和成熟，未來會(huì)有集成度更高的產(chǎn)品出現(xiàn)，能夠幫助終端的設(shè)計(jì)廠商優(yōu)化產(chǎn)品的性能、設(shè)計(jì)布局，以及整個(gè)產(chǎn)品的ID設(shè)計(jì)。

電源管理芯片已經(jīng)是提升智能穿戴設(shè)備性能和廠商差異化競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。目前，國(guó)產(chǎn)電源管理芯片廠商的產(chǎn)品和技術(shù)的布局都有不同的側(cè)重點(diǎn)。

基于智能穿戴設(shè)備需要更高的電壓檢測(cè)精度這一特點(diǎn)，創(chuàng)芯微推出的新一代單節(jié)電池保護(hù)芯片實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高的±10mV電壓檢測(cè)精度。例如對(duì)于需要延長(zhǎng)運(yùn)輸和存儲(chǔ)時(shí)間，創(chuàng)芯微推出帶CM1126B系列鋰電保護(hù)IC，船運(yùn)模式的功耗為2nA，實(shí)現(xiàn)TWS耳機(jī)超長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間，并且外圍電路簡(jiǎn)單，整體BOM成本低。

與數(shù)字芯片不同的是，電源管理芯片的迭代升級(jí)并不會(huì)針對(duì)制程節(jié)點(diǎn)，最重要的還是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電源架構(gòu)上的控制環(huán)路等，這些因素都決定產(chǎn)品的整體性能。目前，業(yè)內(nèi)已有多家廠商在往這方面推進(jìn)。值得關(guān)注的是，思遠(yuǎn)半導(dǎo)體將在今年第二季度推出新一代產(chǎn)品，黃林介紹，該產(chǎn)品將采用新的電源架構(gòu)，從多方面帶來技術(shù)的迭代。

小結(jié)：

由于智能穿戴設(shè)備對(duì)續(xù)航時(shí)間、充電性能越來越敏感，電源管理芯片也越顯重要性。經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)芯片水平不斷提升，模擬芯片也迎來了快速的迭代。值得一提的是，國(guó)產(chǎn)電源管理芯片正在往新能源汽車等更多新興應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)力，未來的發(fā)展值得期待。