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库仑计芯片 市场主流电量计芯片汇总,电量计芯片的功能与市场分析

小编 2024-11-24 芯片中心 23 0

市场主流电量计芯片汇总,电量计芯片的功能与市场分析

前言

电量计芯片是一种用于监测和计算电池电量的集成电路,尤其适用于锂电池。它们可以帮助设备准确地估计电池的荷电状态(SOC)和完全充电容量(FCC),从而提供电池剩余电量的准确信息。电量计芯片通常采用库仑计数法来实现这一功能,通过测量电池在充放电过程中流经检测电阻的电流,并将电流值与时间积分,从而计算出电池的电量消耗和充电情况。

充电头网在对之前发布的三千多篇拆解报告进行深入分析的基础上,汇总了多款在市场上被广泛采用的电量计芯片,这些电量计芯片也是行业中的主流选择。

电量计芯片

CellWise赛微

赛微CW2017

赛微 CW2017电量计。

赛微CW2217B

赛微微电CW2217B电池电量计量芯片,可用于系统侧或电池侧的电量计量,支持大电流充电。内置的高精度ADC可用于电池电压,电流和温度的测量,支持高侧和低侧电流采样,支持使用1mΩ取样电阻,降低损耗,支持电池电压,电流,温度,荷电和循环周期报告。CW2217B采用I2C通信,支持多种电池应用。

赛微CW2218B

赛微CW2218B单节锂电池计量芯片,内置14位ADC用于温度和电压检测,内置16位ADC用于电池电流检测,具备I2C接口,支持外接NTC测温,采用WLCSP-9 2.08*1.58mm封装。

赛微CW2015

赛微CW2015 1-2节电池电量计芯片。

Renergy锐能微

锐能微RN8209D

锐能微RN8209D单相计量芯片,采用SSOP24L绿色封装,用于充电电压电流采集以及电量计量功能。

TI德州仪器

TI BQ28Z610

TI BQ28Z610 1-2串电池电量计芯片,集成保护功能。

TI BQ4050

TI BQ4050 1-4串锂离子电池组管理器,支持独立的电池保护和电池均衡。

充电头网总结

目前市场上的电子产品趋势在往小型化、智能化发展。据充电头网了解,目前电量计量这个功能已被多种协议芯片、电源管理芯片所集成,很多的产品诸如充电宝、手机、无线耳机充电盒等设备都采用着协议芯片中集成的电量计功能来进行电量显示,这也是出于成本及集成度所考虑。

当然,也不是说独立的电量计芯片就没有了市场,这类芯片往往比集成的芯片测量效果更好,如前两年推出的Redmi Note10手机中就采用独立的电量计芯片来进行电池健康显示功能,精准计量电池健康度。而在独立电量计芯片市场中,又以赛微、锐能微、德州仪器、泰矽微等几家产商为主。

为什么手机最后1%的电可以用很久?原来我们都被它骗了

如果你身边有人在玩手机的时候突然惊叫着站起来,疯也似的冲向充电器,他很可能是一位华为用户,他的手机屏幕上正显示着电量“死亡 30 秒”的倒计时。

“30 秒倒计时”是华为手机在电量进入 2%的时候会跳出的功能,如果 30 秒内没有插上充电器,手机就会自动关机。

而如果是苹果手机用户,情况就大不相同了,在电量 1%的时候,也可以不慌不忙地回几条消息,慢悠悠地摸出充电线,不慌不忙地插在手机上。

为什么苹果手机最后 1%的电量这么耐用,而华为手机最后的 2%电量就只能撑 30 秒?

其实,这是一个误解,手机所显示的剩余电量,并不是精确的电池剩余电量。想要弄清楚这一点,我们要先说一说手机电量是怎么回事。

手机怎么知道还剩多少电?

我们都知道,手机电池之所以能供电,靠的是电池中发生的化学反应。从理论上来说,我们只要测量一下反应物还剩多少,就能精确知道还剩多少电量了。

这个过程听起来就像测一测水箱里还有多少水一样简单,但实际上非常困难。现在的手机是没有办法直接测量电池内部的反应物多少的,只能通过检测电路中的一些参数,对手机电量进行推测。

所以我们看到手机上显示的剩余电量其实是一个推测值。

手机需要检测的电池参数非常多,在这里主要介绍两个跟手机推测剩余电量有关的参数。

电压

如果你在网上搜手机电池,可能会看到很多电池上标注了一个参数——标准电压(也有写作“标称电压”的),这个电压一般在 3.7V 左右,但实际上手机中的锂电池在工作时,并不是从头到尾一直稳定地输出这个电压。

锂电池标注的标准电压(图片来源:某网店截图)

比如,这张图片显示的就是某型号的锂电池在放电过程中的电压变化情况。在刚刚开始放电的时候,电压接近 4.2V,在电池放电将结束时,电压迅速下降。

某型号锂电池放电电压变化,图片来源:参考资料1

所以,手机也可以通过检测内部的电池电压变化,来判断电量的多少。比如,可以定义电池电压 4.2 V 时候为满电状态,即 100%,定义 3.3 V 时候为电量耗尽状态,即 0%,这时候手机就自动关机了(一般手机很少会真的把电池电压用到 3 V)。

基于这样的曲线,手机就可以向我们显示剩余电量了。这个方法听起来很简单直接,但是也会有一些问题。

最明显的一个问题是,在使用过程中,电压的下降并不是一个线性过程,从图中的曲线也能看出来,在电量快要用尽的时候,电池电压下降得比较快。如果严格按照这个曲线来显示,可能电量会突然从 15%掉到 0%,这可能会带来很多麻烦。

不过这个问题还算比较好解决的,只要对显示的数据进行一些修正就可以。除此之外,光靠电压判断电量还会面临一个问题,那就是它会受到很多因素的影响。

比如,在不同工作电流的条件下,电压下降的曲线也是不同的。不同工作电流的条件下,电池的放电曲线不同,我们称之为倍率性能,下面图片中就是在不同倍率条件下,电池电压的下降情况。

不同倍率条件下电池电压变化,图片来源:Lithium-ion Battery DATA SHEET ,Battery Model : LIR18650 2600mAh(EEMB Co., Ltd.)

假如现在正在用手机聊天,电池工作电流比较小,根据当前的情况估出一个剩余电量就可能偏高。而当你打开手机游戏,手机工作电流将变大,手机重新估算之后,会发现剩余电量没有那么高了,显示的电量就可能会变来变去。

因此,除了检测电池电压,手机可能还需要检测其它参数。

电荷

在很多手机的内置芯片中有一种叫做库仑计的东西,它能帮手机更精确地判断剩余电量。

虽然很多人已经把高中电学知识还给物理老师了,但相信大家对“毫安时”这个单位并不陌生,毕竟手机电池容量都是用毫安时(mAh)做单位的。一般说来,毫安时越大,储存的电荷量就越多。

“库仑计”名字中的“库伦”也是电荷量的单位,库仑计能够检测电池在使用的过程中释放出了多少电荷。用电池能够储存的电荷量减去已经消耗的电荷量,就能知道还剩多少电了。

在库仑计的帮助下,手机也能够做出更加准确的电量预测,但即便如此,依然会存在误差。所以,我们看到的剩余电量只是一个估算值,并不是精确值。

产品考量

既然预测手机电量会存在误差,不同的手机厂商也会有自己的考虑。

比如,有些厂商会考虑到,既然电池电量估测并不那么精确,干脆让手机尽早显示1%,这样一来,可以让用户尽早给手机充电,避免造成不必要的麻烦。

而且,在电量快耗尽的时候,很多手机也会自动进入低电量模式,调低屏幕亮度,停止后台不重要的程序运行,这些都会让最后的1%显得更加耐用。

图片来源:手机截图

而还有一些厂商呢,采取的策略就是在电量进入 2%的时候,让你进行一次 30 秒冲刺,冲向充电器。

所以,苹果的 1%电量能用很久,华为 2%只能用 30 秒,并不具有可比性,不能说谁最后的电量更抗用。

1%电量之下的应急模式

虽然华为的“死亡 30 秒”看起来很可怕,但是在 2022 年 9 月 mate 50 发布时候,华为也增加了一项“聚能泵”技术,让手机在 30 秒倒计时结束后进入应急模式而不是直接关机。在应急模式下,仍然可以通话十几分钟,进行几次扫码操作,以解燃眉之急。

这项技术刚出现的时候,有些人认为这称不上什么新技术,只是手机故意藏着一部分电不显示。但随后,越来越多的测评出现了,发现手机并不是把电量藏起来。

测评发现,一般安卓手机电压在 3.3 V 左右就无法维持手机正常运行了,只能自动关机。“聚能泵”技术能在电池电压低于 3.3V 之后,继续用低压为手机供电,榨出电池的最后一点电用来应急。

这也缓解了“死亡 30 秒”倒计时带来的紧张感,也给华为最后 2%电量的“抗用性”上扳回一分。

不过话说回来,为了电池健康着想,还是不建议大家把手机用到没电再来充,在电量用到 50%左右,就可以给手机充上电了。

来源:科普中国

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