隨著AI智能眼鏡成為可穿戴設備賽道的新焦點,如何在極其有限的鏡腿空間內實現安全、持久的電池管理,已成為產業鏈上下游共同面臨的工程難題。
AI智能眼鏡的電池管理面臨著與其他可穿戴設備截然不同的嚴苛約束。首先是續航時長,眼鏡作為全天候佩戴設備,用戶對連續使用的續航期望極高;其次是溫升散熱管理——由于設備直接接觸臉部,使用過程中的發熱問題成為顯著的痛點;最后是輕量化與緊湊空間的限制,鏡腿內部留給電池及電路板的物理體積極其有限。

為應對這些挑戰,行業通常從三個方向尋求突破:采用高能量密度電芯、優化充放電路徑的導通阻抗,以及將微型化PCM保護板或小尺寸鋰電池保護IC直接集成到主板上,以節約空間讓路給電池容量。在這一體系中,鋰電池保護IC扮演著電池健康與安全的“守門人”角色,它連接電池與主板,必須確保電池在過壓、欠壓、充電過流及放電過流等異常狀態下得到及時保護。

從技術需求來看,AI眼鏡對鋰電保護IC提出了三大核心訴求:工作電流小(直接換取續航增加)、導通阻抗小(實現更快充電并降低發熱)、封裝尺寸小(節省寶貴的內部空間)。這些需求之間往往存在相互制約,需要芯片設計在多項參數間取得精準平衡。
在6月3日于東莞松山湖舉辦的第十六屆松山湖中國IC創新高峰論壇上,廣東賽微微電子股份有限公司高級產品經理楊劍以《CW1312:面向AI眼鏡的單節鋰電池保護芯片》為題,系統闡述了AI眼鏡電池管理的技術挑戰與賽微微電的解決方案。

廣東賽微微電子股份有限公司高級產品經理楊劍
三種技術路線與關鍵參數的權衡
當前,鋰電保護IC主要存在三種技術方案。第一種是單晶圓集成IC(二合一集成方案),將控制電路與MOSFET設計在同一Die上再進行封裝,其Rds(on)通常在30mΩ至100mΩ之間,電流能力為0.5A–4A,方案面積小,適用于500mAh或更小的電池,典型應用為可穿戴設備。第二種是雙晶圓合封IC,控制IC與MOSFET分開流片后再合封到同一封裝內,Rds(on)為10mΩ–65mΩ,電流能力2A–6A,面積適中,適用于300–800mAh電池。第三種是分立方案(MOSFET+控制IC),兩者作為獨立器件存在,Rds(on)可低至1mΩ–10mΩ,電流能力高達3A–30A,但方案面積大,多用于800mAh以上的手機、平板及音箱等產品。

在選擇具體參數時,導通阻抗(Rds) 成為核心權衡指標。Rds減小可降低芯片溫升、提升最大保護電流能力,但會犧牲Die尺寸并增加成本;反之,Rds增加雖有利于縮小芯片面積和降低成本,卻會導致溫升上升與電流能力下降。如何在芯片尺寸與關鍵性能之間找到最優解,是定義一款AI眼鏡適用芯片的關鍵。

CW1312:為AI眼鏡“量體裁衣”的鋰電保護芯片
基于上述技術路徑,賽微微電在論壇上重點推出了CW1312系列單節鋰電池保護芯片,并將其定位為“最適合AI眼鏡”的解決方案。在賽微適用于可穿戴設備的集成MOS鋰電保護IC產品線中,CW1312與CW1011、CW1012、CW1211等型號相比,在尺寸、功耗與損耗等維度上取得了更均衡的表現。
具體而言,CW1312采用單晶圓集成MOS設計,具備以下核心參數:導通阻抗典型值僅42mΩ,支持高達3A的充電放電過流保護能力;過壓保護范圍為4.2V–4.70V,精度達到±15mV,過流精度為±15%;欠壓保護范圍2.0V–3.2V;支持Ship mode(船運模式) 及兩級欠壓保護門限。在功耗方面,其Active工作電流低至0.7μA,休眠電流僅20nA。封裝采用FCDFN-6,尺寸僅為1.2mm×0.9mm×0.4mm(max),超薄超小的體積極大緩解了AI眼鏡的內部空間壓力。

楊劍介紹,CW1312通過單芯片設計工藝,在正向設計上對MOS等壓降進行了補償優化,從而實現了更高的保護精度。同時,其CTL引腳支持4電平狀態,可滿足硅負極電池等多樣化的系統需求。據賽微披露,在某互聯網TOP品牌的AI眼鏡S1方案中,CW1312相比前代CW1011方案,實現了面積減少64%、功耗降低75%、導通內阻降低22%的顯著優化。
從單點突破到系統級超低功耗電源方案
除了CW1312這顆核心的鋰電保護芯片,賽微微電還展示了面向AI智能眼鏡的全鏈路超低功耗電源管理方案。在可穿戴設備的典型硬件架構中,電源管理涵蓋充電芯片、電量計、負載開關、開關電源芯片(Buck/Boost/Buck-Boost)、低壓差穩壓器(LDO)及鋰電保護芯片等多個環節。
賽微的方案圖譜顯示,在充電端可提供開關充電芯片CW6116/6117或線性充電芯片CW6305/6307;在電池監測端,電量計CW2215工作電流僅5μA;在系統供電端,方案涵蓋High PSRR LDO CW6005(0.5μA靜態電流,供Camera AVDD)、低靜態電流Buck CW6602/CW6604(0.3μA/2.3μA,供SOC/MCU)、300nA超低靜態電流LDO CW6004(供Audio Codec)、以及納安級負載開關CW3302(100nA)等。配合CW1312的0.7μA工作電流,在智能眼鏡待機狀態下,賽微整套電源方案的靜態電流總和可低至約30μA,從而幫助終端實現更小尺寸、更長續航與更靈活的布局走線。

楊劍透露,賽微的相關芯片已在國內頭部手機品牌的AI眼鏡及消費級AR創新品牌V3智能眼鏡上實現商用,分別采用了CW6307線性充電芯片與CW2217鋰電池電量計芯片。
關于賽微微電
廣東賽微微電子股份有限公司成立于2009年,專注于電池電源管理芯片領域,是電量計與多串鋰保細分行業的領先企業。公司核心產品線包括電池安全芯片、電池計量芯片、充電及電源管理芯片三大類,成立至今累計出貨超過30億顆,擁有600余種產品型號。公司產品已導入小米、Dell、HP、三星、OPPO、聯想、MOTO等國內外知名品牌,并于2022年在科創板上市。面向AI眼鏡的爆發,賽微正持續推動更低功耗、更小尺寸、更高集成度的芯片產品迭代。
