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電源設計技巧十例之四：DPPM電池充電器

盡管電壓測量已經單獨被用於許多便攜式產品估算電池的剩餘電量

，但是這種方法可能存在高達 50% 的誤差。電池電壓和電量之間的關係會隨放電率、溫wen度du和he電dian池chi老lao化hua程cheng度du而er有you所suo不bu同tong。例li如ru，相xiang比bi相xiang同tong電dian量liang損sun耗hao的de低di放fang電dian率lv
，高gao放fang電dian率lv會hui帶dai來lai更geng大da的de壓ya降jiang。當dang電dian池chi在zai不bu同tong溫wen度du下xia放fang電dian時shi，我wo們men會hui注zhu意yi到dao一yi些xie類lei似si的de特te征zheng。

隨sui著zhe對dui長chang運yun行xing時shi間jian產chan品pin的de需xu求qiu不bu斷duan增zeng長chang
，係xi統tong設she計ji人ren員yuan需xu要yao一yi款kuan更geng為wei精jing確que的de解jie決jue方fang案an。在zai一yi個ge寬kuan範fan圍wei的de應ying用yong功gong率lv級ji中zhong
，使shi用yong電dian池chi電dian量liang監jian測ce計ji IC 來測量流入或流出電池的電荷，將得到一種更好的電池電量估算方法。

電池電量監測計原理

電池電量監測計就是一種自動監控電池電量的 IC
，其向做出係統電源管理決定的處理器報告監控情況。一個不錯的電池電量監測計至少需要一些測量電池電壓
、電池組溫度和電流的方法、一顆微處理器、以及一種業經驗證的電池電量監測計算法。

bq2650x 和 bq27x00 均為完整的電池電量監測計
，其擁有一個用於電壓和溫度測量的模數轉換器 (ADC) 以及一個電流和充電感應 ADC。這些電池電量監測計還擁有一顆運行 TI 電池電量監測計算法的內部微處理器。這些算法將對鋰離子 (Li-ion) 電池的自放電
、老化、溫度和放電率進行補償。該微處理器可以使主機係統處理器不用進行沒完沒了的計算。

電池電量監測計提供了諸如“電量剩餘狀態”等信息，同時 bq27x00 係統還提供了“剩餘運行時間”信息。主機在任何時候都可以詢問到這種信息，並由主機來決定是通過 LED 還是通過屏幕顯示消息來通知最終用戶有關電池的信息。由於係統處理器隻需要一個 12C 或一個 HDQ 通信驅動，因此使用電池電量監測計非常簡單。
 
電池組電路描述
 
圖1為電池組中的應用電路。根據所使用電池電量監測計IC的不同
，電池組至少具有三到四個可用外部終端。

VCC 和 BAT 引腳將接入電池電壓，用於 IC 功率和電池電壓的測量。一隻低阻值感應電阻被安裝在電池的接地端，以使感應電阻兩端的電壓能夠被電池電量監測計的高阻抗 SRP 和 SRN 輸(shu)入(ru)監(jian)控(kong)到(dao)。流(liu)經(jing)感(gan)應(ying)電(dian)阻(zu)的(de)電(dian)流(liu)有(you)助(zhu)於(yu)我(wo)們(men)確(que)定(ding)電(dian)池(chi)的(de)已(yi)充(chong)電(dian)量(liang)或(huo)已(yi)放(fang)電(dian)量(liang)。在(zai)選(xuan)擇(ze)感(gan)應(ying)電(dian)阻(zu)值(zhi)時(shi)
，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)到(dao)其(qi)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)不(bu)應(ying)該(gai)超(chao)過(guo) 100 mV。太小的電阻值在低電流條件下可能會帶來誤差。電路板布局必須確保 SRP 和 SRN 到感應電阻的連接盡可能地靠近感應電阻的各個端點；即 Kelvin 連接測量。

HDQ/SDA 和 SCL yinjiaojunweikailouqijian，erzhedouyaoqiuyouyigewaibushangladianzu。zhezhongdianzuyinggaiweiyuzhujicehuozhuyingyongceshang，yishidianchidianliangjiancejideshuimiangongnengzaidianchizuyubianxieshishebeidelianjieduankaiyihounenggoubeijihuo。tuijiandeshangladianzuqizhiwei10kΩ。

電池組驗證
 
便(bian)攜(xie)式(shi)設(she)備(bei)的(de)可(ke)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)必(bi)須(xu)在(zai)設(she)備(bei)壽(shou)命(ming)結(jie)束(shu)之(zhi)前(qian)得(de)到(dao)更(geng)換(huan)。這(zhe)就(jiu)給(gei)那(na)些(xie)提(ti)供(gong)便(bian)宜(yi)的(de)替(ti)代(dai)電(dian)池(chi)的(de)廠(chang)商(shang)打(da)開(kai)了(le)一(yi)個(ge)巨(ju)大(da)的(de)市(shi)場(chang)，而(er)這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)可(ke)能(neng)並(bing)沒(mei)有(you)原(yuan)始(shi)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang)要(yao)求(qiu)的(de)安(an)全(quan)和(he)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。

因此，除了電池電量監測計功能以外，電池組可能還包括驗證特性（請參見圖 2）。主機將驗證包含計算循環冗餘碼校驗 (CRC) IC（TI的bq26150）的電池組。這種 CRC 基於這種身份驗證以及在 IC 中秘密定義的 CRC 多項式之上。主機還對 CRC jinxingjisuan，bingduigezhongzhijinxingbidui
，yiquedingshifouchenggonghuodeleyanzheng。ruguomeiyou，namezhujijiangjuedingshizaijinxingyiciyanzhenghaishibuyunxugaidianchidexitonggongdian。

一旦電池通過驗證
，那麼 bq26150 將接收到一個命令，以確保所有通過數據線的通信在主機和電池電量監測計之間得到傳輸。

就此來看，主機可以繼續利用電池電量監測計的功能。在斷開電池以及重新連接至電池時，都必須重複進行整個驗證過程。

兩節電池應用

圖3 顯示了具有 bq26500 的支持兩節鋰離子電池的典型應用電路。一個可調電壓調節器被添加至係統中
，以實現多電池支持。電池電量監測計的 BAT 引腳被連接至底部電池的正極
，以實現電池組的調節電壓測量。


主zhu機ji需xu要yao對dui電dian池chi電dian量liang監jian測ce計ji測ce得de的de電dian池chi組zu調tiao節jie電dian壓ya進jin行xing解jie釋shi，以yi確que定ding放fang電dian結jie束shu閾yu值zhi和he充chong電dian終zhong止zhi時shi間jian。我wo們men可ke以yi按an照zhao電dian池chi電dian量liang監jian測ce計ji報bao告gao的de那na樣yang利li用yong“電量剩餘狀態”等信息。

結論

bq2650x 和 bq27x00 weidianchichangshangtigongleyizhongjiandandedianchidianliangbaogaotidaifangfa。zhixutongguocongdianchidianliangjiancejidejicunqizhongduqushuju
，zhujibiankeyihuodeshengyudianliangzhi，ranhoujiangzheyijieguoxianshigeizuizhongyonghu。

利(li)用(yong)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)監(jian)測(ce)計(ji)
，最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)在(zai)剩(sheng)餘(yu)電(dian)量(liang)極(ji)少(shao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)盡(jin)可(ke)能(neng)多(duo)地(di)使(shi)用(yong)電(dian)池(chi)的(de)所(suo)充(chong)電(dian)量(liang)

，因(yin)為(wei)電(dian)量(liang)估(gu)計(ji)將(jiang)會(hui)比(bi)僅(jin)對(dui)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)所(suo)獲(huo)得(de)的(de)數(shu)據(ju)更(geng)加(jia)準(zhun)確(que)。電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)監(jian)測(ce)計(ji)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)結(jie)構(gou)中(zhong)，其(qi)擁(yong)有(you)驗(yan)證(zheng)特(te)性(xing)， 並允許在許多兩節電池供電的應用中使用。

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