基于PS501的智能电池系统
引言
PS501是美国微芯科技公司推出的智能电池管理芯片，适用于2～4节锂离子及锂聚合物电池组，或6～12节镍氢及镍镉电池组，能准确计算出电池组 的剩余容量、满充功率电感器容量，以及预测电池的可运行时间和充电完成所需要的时间，提供电池监控功能，确保使用安全，先进的电池平衡功能可以延长电池寿命及工作时 间。其通信协议符合SMBus 1.1和SBdata 1.1智能电池指令集。
特点和引脚说明
● 特点
- 支持2～4节锂电池和6～12节镍电池。
- 基于PIC18F MCU内核，现场可编程的锂离子/锂聚合物/镍电池电量计量芯片。
- 遵循SMBus 1.1和SBdata 1.1。
- 精密的16位Δ-Σ A/D转换，电流测量精度为小于1mA。
- 18V最大输入电压，电压测量端可直接与电池芯相连接。
- 可编程I/O用于LED驱动和充放电保护和二次安完保护。
- 对不同的电池芯，用户可以配置不同的电池模型。
- 电池容量计量误差小于1%。
- 先进的放电完(EOD)判断方法。
- 16KB闪存和256Byte EEPROM。
- 高精度的内部振荡器。
- 极低的电源消耗，工作时耗电为200μA，采样模式时为100μA，休眠时仅为0.5μA。
- 增强型ES大功率电感贴片电感器D保护能力。
- 12个通用可编程I/O口，其中2个为高电压(最高18V)开漏输出。
- 集成和外接温度传感器，实现两个位置温度检测功能。
- 内置最大平衡电流为8.4mA的电池平衡电路和外部电池平衡控制功能。
● 引脚说明
PS501采用TSSOP28无铅封装，符合欧盟的RoSH以及各国的环保要求，其引脚排列如图1所示。超小体积的TSSOP封装(7.85mm×10.2mm)可节省PCB的空间，方便地安装于不同尺寸的电池包中，如图2所示。
图1 PS501引脚图
图2 基于PS501的智能电池包
PS501引脚功能简介
PS501内部结构和工作原理
● PS501内部结构
PS501的内部结构见图3。
图3 PS501内部结构图
● 处理器内核/存储器
PS501采用了PIC18 8位RISC单片机内核，其存储器资源包括16KB 闪存，以及256Byte EEPROM，分别用于存储程序/数据和参数。这两种存储器均可通过SMBus接口进行重新编程，而不需要特别的编程接口。每片PS501在出厂前都已经 烧录好Boot loader程序，针对不同型号用电设备，不同特性的电池芯，以及不同容量等配置信息用户可以使用Powertool500软件设置生成不同的固件，在电 池包生产现场下载固件，从而电池包的生产厂可以方便快速地对不同特性的电池芯，不同的上位机设备更改固件，而不需要改动硬件电路。
● A/D转换器
PS501利用高精度A/D转换器来进行电流、电压和温度的精确测量。A/D经过校准后可消除增益误差和偏移误差。基于 大电流电感PS501芯片的电池包管电容器 电感器理PCBA在生产过程中除了要现场下载固件外，还要对A/D转换电路及硅时钟振荡器进行校准，校准的内容包括：电池组电压采样， 每串电池芯电压采样，外部和内部温度采样，电流采样，以及硅时钟振荡器。因此不管是元件精度，PCB设计等造成的累加误差都可以通过校准最大程度地进行更 正，从而确保每个PCBA对物理量的采样都是精确的，而这个过程花费的全部时间仅为15s，而且全过程全部自动进行，不需要人工干预。
● PowerSmart固件/电池模型
Flash存储器中固化有所利用PowerSmart开发的电池管理固件。该固件采用专有算法以及精密的三维电池模型，模型包 含250多种参数，并可对自放电、温度以及其他因素进行补偿。除此之外，PS501在充/放电周期内还执行了多项容量校正和减小误差的操作，以提高精度、 改善电量计和充电控制性能。上述功能可确保实一体成型电感现精确的电池容量报告以及误差小于1%的实时预测。闪存的可再编程特性使得在无需改变硅片设计的前提下，可迅 速实现固件升级并生成用户版本。PS501可根据特定应用的电池化学性质轻松进行用户定制。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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