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电池保护芯片--半导体厂商竞逐热点 |
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| http://cn.newmaker.com
1/17/2007 9:14:00 AM
佳工机电网
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日前，Cirrus Logic公司宣布收购本土IC设计公司科圆半导体，从而将触角伸向电源保护IC领域。而传统的IC厂商，如NS、TI、Maxim等早已在几年前锂电池刚刚兴起时，就着手了电池保护IC的研究开发。随着便携产品市场的不断升温，锂离子电池的市场也随之水涨船高，导致电池保护IC受到越来越多厂商的关注。
每年几十亿美元的市场
Cirrus Logic以音频及工业应用的混合信号和嵌入式IC产品而闻名业界。此次Cirrus Logic收购的科圆半导体是一家位于上海的无晶圆厂集成电路设计公司，主要为单节锂离子电池市场开发电池保护集成电路。
由于环境保护的要求和便携式摄像机、笔记本电脑及多媒体设备等的普及，可充电电池被广泛使用，再加上现今的可充电电池正向环保、轻薄、小能量、密度高等方向发展，使得可充电电池特别是高容量的锂电池等的市场份额越来越大。
有资料显示，2003年-2006年全球锂离子电池生产规模复合增长率达到23.2%，销售收入复合增长率达到12.25%;2007年-2010年锂离子电池产业将进入相对平稳的增长阶段，预计生产规模复合增长率为9.85%，销售复合增长率为5.85%。以手机市场为例，根据iSuppli等权威机构预测，2006年全球手机出货量达到9.5亿部以上，2007年将超过10亿部。中国手机行业及市场发展快于全球水平，2006年国内生产手机超过4亿部，占全球比重达40%。根据赛诺市场公司的调查和预计，2006年国内市场销售手机预计共1.2亿部。以每部手机用一块电池计算，我们不难推算出未来一两年手机电池的市场规模。而其他便携式消费电子产品对可充电电池的需求量也在与日俱增。
据业内专家介绍，充电电池在使用过程中，过充电、过放电和过电流都会影响电池使用寿命和性能，为安全设计，电池的电芯，尤其是锂离子电芯必须加装保护板，以防止过充、过放和短路造成的燃烧、爆炸等危险。这种安全保护板由一块专用IC和若干个外部元件组成。充电电池保护IC通过保护环路有效监测并防止对电池产生损害。
天津南大强芯技术总监张小兴在接受《中国电子报》记者采访时表示，由于每个锂离子电池中都要安装一片电池保护IC，因此在手机、笔记本电脑及电动自行车等市场的带动下，电池保护IC市场会持续不断地增长，目前全球电池保护IC每年已有几十亿美元的市场。
众厂商踊跃介入竞争加剧
对于一个在模拟IC技术有一定基础的公司来讲，介入到这个领域并不是一件难事。虽然很多国际大公司，如TI、Maxim等都有一些电源解决方案，但由于每个公司所专注的领域不同，因此，面对偌大的市场，只要找准切入点，机会总是有的。
Cirrus Logic总裁兼首席执行官David D. French表示：“Cirrus Logic公司核心产品的成功得益于我们在模拟以及混合信号方面的专业知识。从这个角度看，收购科圆半导体可帮助我们将混合信号方面的知识扩大到电源管理领域。同时，此次收购可以增强我们在中国本地的工程师和客户支持团队，对Cirrus Logic在中国市场的长期发展给予长期帮助。收购科圆扩展了Cirrus Logic在模拟集成电路方面上的专业能力和多元化领域。”2005年，Cirrus Logic退出数字视频SoC市场，专注于该公司的核心优势领域，开发针对音频和工业应用的混合信号和嵌入式IC产品。这次收购使他们凭借在混合信号IC技术积累平滑过渡到模拟IC最重要的部分-电源管理领域，以强化自己的竞争力。
Maxim市场负责人告诉《中国电子报》记者，Maxim早在几年前就已开发出锂离子电池保护IC，并且该产品作为电池管理产品线的重要组成部分，目前依然受到公司的重视而不断有新产品面市。
TI也不断强化锂电池充电保护IC产品性能，他们推出的一款产品bq24060，增强了热过载保护稳压以及低压降电源管理功能。
天津南大强芯张小兴表示，原来天津南大强芯只是为国外大整机厂商提供设计服务，但看到国内电源管理IC市场的前景，他们也开发出了相应的电池保护产品，以期进入国内市场。
如此众多的以前并未涉及电源管理IC市场的设计公司转向该领域，加之传统的电源管理IC厂商的精耕细作，相信这个市场的竞争将会更加激烈。
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如何提高电池包安全性与可靠性
关于锂离子充电电池的保护，必须具有以下3个保护功能：1.过充监测。防止电池的特性劣化、起火及破裂，确保安全性。2.过放监测。防止电池特性劣化，确保电池的使用寿命。3.过电流监测。防止FET的破坏，短路保护及确保搬运时的安全性。采用保护回路来实现以上三种保护功能，提高电池包的安全性和可靠性。
过充保护功能是指在达到某个电压(以下称为过充电检测电压)时，禁止由充电器继续充电，也就是将控制过充的FET变成关断状态，停止充电电流的流动，将电池包中控制充电的FET栅极设置为关断状态，从而停止充电。但是，过充检测之后，必须保证可以在负载上放电。通过改善过充检测电压的误差，一方面提高电池的安全性(防止内压上升)，另一方面，由于高容量的需求，要求提高其精确度。另外，过充电检测对应于脉冲充电及由于噪声而发生的误动作，因而需要设定延迟时间。当前的保护IC可以利用外接电容自由设定延迟时间。
过放电保护功能是在电池和电压变低时，停止对负载放电。将电池包控制过放的FET的栅极变成关断状态，禁止其放电。该过程正好与过充电检测时的动作相反。由于在过放检测电压以下时电池电压不能再降低，因此必须要求保护用IC消耗电流极小。其次，很多过放检测电路设有延迟时间。
过电流保护功能是在消耗大电流时停止对负载的放电，此功能的目的在于保护电池及FET，确保电池包在工作状态下的安全性。过电流检测是将FET的接通电阻当成感应电阻处理，监视其电压的状况，若比所设定的电压(过电流检测电压)还高，则立即停止放电。过电流检测必须设置延迟时间，若没有延迟时间，当突然有电流流入时，会检测出过电电流，而使得放电停止。因此，近来的保护IC都分为在短路时和突然有电流流入时的两种不同状况的检测。过电流检测之后，电池包与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电。
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