电池保护芯片

• 核心功能

• 过充保护：电池充电时，电压会逐渐升高。当电压超过电池设定的安全上限（如锂离子电池通常为 4.2V 左右），电池内部的化学反应会变得不稳定，可能导致电池发热、鼓包甚至爆炸。电池保护芯片实时监测电池电压，一旦检测到过充情况，会迅速切断充电回路，停止充电。

• 过放保护：放电过程中，电池电压会逐渐降低。当电压低于一定阈值（如锂离子电池约为 2.7V），继续放电会损害电池的化学结构，减少电池的循环寿命。保护芯片在检测到过放时，会切断放电回路，防止电池过度放电。

• 过流保护：无论是充电还是放电，如果电流过大，都可能对电池造成损害。保护芯片会监测电流大小，当电流超过设定的安全值时，及时切断电路，保护电池安全。

• 短路保护：当电池的正负极直接短路时，会产生极大的电流，瞬间损坏电池甚至引发危险。保护芯片能在极短的时间内检测到短路情况，并迅速切断电路。

• 组成结构

• 电压检测电路：由高精度的电压比较器等元件组成，能够精确测量电池的电压，并将其与预设的阈值进行比较。

• 电流检测电路：通常采用电流传感器（如霍尔传感器或电阻采样电路）来检测电流大小，并将电流信号转换为电压信号进行处理。

• 控制逻辑电路：根据电压和电流检测电路的输出信号，判断电池是否处于异常状态，并控制相应的开关元件（如 MOS 管）来切断或接通电路。

电量计量芯片

• 核心功能

• 电量估算：通过测量电池的电压、电流和温度等参数，结合电池的特性曲线（不同类型电池的特性曲线不同，如锂离子电池、镍氢电池等），采用特定的算法（如库仑计数法、开路电压法等）来估算电池的剩余电量。例如，在智能手表中，电量计量芯片会实时计算电池的剩余电量，并以百分比的形式显示在屏幕上，方便用户了解电池的使用情况。

• 电池健康状态监测：长期使用后，电池的容量会逐渐衰减。电量计量芯片可以监测电池的健康状态，通过分析电池的充放电特性，评估电池的剩余容量和性能衰减程度，为用户提供电池更换的参考。

• 组成结构

• 模拟前端电路：负责采集电池的电压、电流和温度等模拟信号，并将其转换为数字信号进行处理。

• 微处理器：运行电量计量算法，对采集到的数据进行分析和处理，计算出电池的剩余电量和健康状态。

• 通信接口：与智能手表的主控芯片进行通信，将电量信息传输给主控芯片，以便在屏幕上显示。

均衡电路（针对多节电池串联情况）

• 核心功能：在多节电池串联使用的场景中（如一些高端智能手表可能采用多节电池串联来提高电压），由于电池个体之间的差异，可能会导致各节电池的充放电状态不一致。均衡电路的作用就是使各节电池的电量保持一致，避免某节电池过充或过放，从而提高整个电池组的性能和寿命。

• 组成结构

• 均衡电阻：通过与电池并联的电阻来消耗电量较多的电池的能量，实现电量均衡。这种方法简单可靠，但会消耗一定的能量，产生热量。

• 开关电容均衡电路：利用电容的充放电特性，将电量较多的电池的能量转移到电量较少的电池中，实现无损均衡。这种方法效率较高，但电路结构相对复杂。

电源转换单元组成

DC - DC 转换器

• 降压型（Buck）DC - DC 转换器

• 开关管（如 MOS 管）：在控制信号的作用下，周期性地导通和截止，控制输入电压的通断。

• 电感：在开关管导通时，储存能量；在开关管截止时，释放能量，起到平滑电流的作用。

• 二极管：在开关管截止时，为电感中的电流提供续流回路。

• 电容：用于滤波，减小输出电压的纹波，使输出电压更加稳定。

• 控制芯片：产生控制开关管导通和截止的脉冲信号，根据输出电压的反馈信号调整脉冲的宽度（PWM 调制），以稳定输出电压。

• 核心功能：将较高的输入电压转换为较低的输出电压，以满足智能手表中一些低电压模块（如处理器、传感器等）的需求。例如，智能手表的电池电压通常为 3.7V 左右，而处理器可能需要 1.8V 或 3.3V 的工作电压，降压型 DC - DC 转换器就可以实现这一电压转换。

• 组成结构

• 升压型（Boost）DC - DC 转换器

• 核心功能：将较低的输入电压转换为较高的输出电压。在一些特殊情况下，智能手表可能需要较高的电压来驱动某些模块，如背光灯等，升压型 DC - DC 转换器可以满足这一需求。

• 组成结构：与降压型 DC - DC 转换器类似，但开关管、电感、二极管和电容的连接方式不同。在开关管导通时，电感储存能量；在开关管截止时，电感释放能量，与输入电压叠加，从而实现升压。控制芯片同样采用 PWM 调制来稳定输出电压。

• 升降压型（Buck - Boost）DC - DC 转换器

• 核心功能：无论输入电压高于还是低于输出电压，都能实现电压转换，使输出电压稳定在设定的值。这种转换器具有更广泛的输入电压范围，适用于一些输入电压变化较大的应用场景。

• 组成结构：结合了降压型和升压型 DC - DC 转换器的特点，通过合理的电路设计和控制策略，实现输入电压到输出电压的灵活转换。

LDO（低压差线性稳压器）

• 核心功能：将输入电压降低到一个稳定的输出电压，具有输出电压稳定、噪声低等优点。常用于对电压精度要求较高、电流较小的模块，如智能手表中的一些传感器模块。例如，某些环境传感器可能需要 1.8V 的稳定电压，LDO 可以为其提供精确的电压输出。

• 组成结构

• 调整管：通常采用 PNP 型或 PMOS 型晶体管，通过控制调整管的导通程度来调节输出电压。

• 误差放大器：将输出电压的反馈信号与参考电压进行比较，放大误差信号，并控制调整管的栅极或基极电压，以稳定输出电压。

• 基准电压源：提供一个稳定的参考电压，作为误差放大器的比较基准。

• 反馈电阻网络：将输出电压按一定比例分压，反馈给误差放大器，实现输出电压的闭环控制。