旭化成微电子量产环保发电电荷控制集成电路

能量收集技术在过去常被认为是距离量产还有一定距离的概念，然而当前情况正在发生显著变化。旭化成微电子（AKM）近期推出了一款面向小型二次电池的专用充电控制IC——AP4413系列，并于2025年2月正式进入量产阶段。这款芯片精准解决了一个核心痛点：使依赖环境发电（例如室内光线）的小型设备能够在发电的同时稳定充电，即使电池处于完全耗尽状态，系统也能快速唤醒并恢复正常工作。

那么，这类产品主要面向哪些应用场景？它主要针对那些原本使用一次性纽扣电池或干电池的低功耗设备，例如智能遥控器、蓝牙追踪标签、环境传感器以及物联网终端。换个角度来看，无需更换电池或手动充电，仅凭节省下来的维护成本，就足以令人心动。

能量收集IC“AP4413系列”

此外，这一趋势背后还有法规的强力推动。2023年8月，欧洲颁布了新的电池法规（Regulation (EU) 2023/1542），开始评估逐步淘汰一次性电池的可行性。可以预见，未来设备设计向充电电池方向转型已成为大势所趋。

AKM在能量收集IC领域已积累了丰富的实践经验。从以往的产品和技术诀窍来看，他们深刻理解环境发电的薄弱环节——电压和电流既微弱又不稳定。为充电电池供电时，核心难点有两个：一是充电控制IC自身的功耗必须压到极低；二是必须避免过充或过放对电池造成不可逆损伤。这两个问题得不到解决，系统就很难实现真正的实用性。

AP4413系列在这两方面表现较为出色。其功耗低至52nA，在1μA的充电电流下，充电效率可达约94.8%。更关键的是，该芯片内置了电压监控功能，能够有效防止电池过度充电和过度放电。此外，AKM一次性推出了4款产品，针对不同类型的充电电池设置了差异化的过充和过放电压阈值。这意味着厂商在选型时无需自行调试，只需根据电池规格直接匹配即可。

还有一个特别值得提及的设计思路：当充电电池处于完全放电状态时，系统会先利用环境发电给电容充电，待电容储存足够能量后，再启动电池充电流程。这样既能稳定系统运行，又能让电池从“彻底没电”的状态顺利恢复，而无需像某些方案那样经历漫长的等待时间。

采用AP4413系列的系统结构示意图和完全放电时的运行机制

产品特点

1. 电压监控功能：通过实时监控电池电压，有效防止过充和过放。4款产品覆盖不同的电压设置，灵活适配各种类型充电电池。

2. 52nA超低功耗（1μA条件下充电效率约94.8%），大幅降低自身能量损耗，显著提升能量利用效率。

3. 电容预充电机制：在电池完全放电时，先向电容充电，再启动电池充电流程，兼顾系统稳定运行与电池快速恢复。

用几滴水滴发电的应用演示

从技术层面来看，这颗芯片的价值并非在于颠覆性的创新，而在于将“超低功耗”“高可靠性”“灵活适配”这几个看似矛盾的需求，融合到了一个可量产的解决方案中。对于正在研发下一代智能传感器、无线标签或物联网终端的工程师而言，这无疑是一个值得重点关注的选项。

※1 能量收集：利用周围环境中的光能、震动、热能和电波等各种微弱的能量发电的技术。

※2 电池法规（Regulation (EU) 2023/1542

※3 能量收集DC/DC转换器被Fujikura Composites公司采用，用于无电池液体检测传感器（2024年10月9日）

※4 利用尿液中的水分进行环境发电，提示尿湿的智能纸尿裤