基于PS501的智能电池系统
PowerSmart提供了各种标准配置文件,可用于配置各种流行的充电电池和电池组应用。图4和表1是不同温度,不同放电率的放电结束电压3D模型和PS501内部表格参数一个例子。
图4 不同温度、不同放电率的放电结束电电力电感器压3D模型
表1 锂电池放电结束电压查找表
● SMBus接口/SBdata命令
PS501包括一个符合SMBus v1.1协议的SMBus通信引擎,目前所有的笔记本电脑与笔记本电池的通信都遵循这个通信协议。SMBUS是I2C通信协议的一个子集,使用带有I2C 通信接口的处理器或者用软件模拟I2C通信接口的方法,都可以很容易地读取PS501的SBdata数据,应用到不同的电子产品中。
● 精确的集成时基
PS501带有一个高精度硅振荡器,无需外接时钟振荡器即可进行自放电定时和容量计算的精确定时。这个内部硅振荡器塑封电感在电池组生产时可以由用户进行校准。
● 温度检测
当PS501紧靠被监控的电池时,可采用片内集成的温度传感器以减少器件数目,用户也可选择通过器件提供的引脚外接热敏电阻进行温度监控。同时PS501可以支持内外两个传感器分别进行采样,监测两个不同地方的温度,并可以通过GPIO做出不同条件的温度保护。
● 通用I/O
PS501提供12个可编程数字输入/输出引脚。其中8个引脚可用作LED输出以显示充电状态(SOC),或直接控制外部充电 电路,或为锂离子电池组提供额外的安全保护。当然,它们也可用作通用输入/输出引脚。在这些引脚中,有两个I/O是开漏输出引脚,因此可用于直接驱动 FET或其他高电压应用。
在PS501内部提供的最大8.4mA平衡电流不足以满足大容量电池包的平衡功能需要时,PS501可以通过通用 I/O控制外部的平衡电路,实现用户自定义大小的平衡电流控制。此外通用 I/O还可以用作电池低容量工作时驱动蜂鸣器作低电量声音提示。
工作模式
PS501有4种工作模式:运行模式、采样模式、低电压休眠模式和闲置休眠模式。每种模式都有特定的进入和退出条件,四种模式的功耗各不相同。
● 运行模式:PS501在电池组在充电或放电的过程中工作在这种模式。
运行模式是功耗最大的工作模式。在运行模式中,一个测量周期内所有测量和计算进行一次。在每个测量周期,依次对电流、电压和温度进行测量。例如:当笔记本电脑在工作或充电时,PS501的工作电流为200μA。
● 采样模式:PS501在电池组既没有充电也没有用电的情况下进行采样模式。
采样模式中,充电状态的计算、SMBus请求等操作仍将按照正常运行模式的频率进行,不同的是每隔多个采样周期才进行一次测量。器件总功耗得以显著降。例如:笔记本电脑在关机时, PS501的工作电流为100μA。
● 低电压休眠模式:电池组电压测量值低于用户的预设数值时,器件进入休眠模式。
处于休眠模式的PS501不再进行测量和计算。电量计显示器不工作,SMBus上的通信被忽略,只有当满足了唤醒条件时器件才可退出休眠模式。休眠模式是功耗最低的模式之一,用于电池彻底放电后保存电池能量,此时PS501的工作电流可以低至1μA。
● 闲置休眠模式:对于需要长期储存的电池组,可采用闲置休眠模式。
该模式下,无论电压值的大小,PS501都将进入低功耗休眠模式。用SMBus命令可使器件进入该模式。此时PS501的典型功耗可以低至 1μA。当SMBUS总线有上拉电平退出该模式。该模式应用于电池包在长期储存和运输的过程节省电量。如:笔记本电脑电池在生产后到用户第一次使用 这个过程PS501可以设置工作在这种模式。
电池平衡
● 电池平衡功能的必要性
当一个串联电池包中的电池芯中有电池芯的容量与其他串联的电功率电感池芯片不同时,会体现为在电池组充满或放完时串联电池芯之间的电压不相同。这种情况下导 致在电池组充电的过程中,电压过高的电池芯提早触发电池组过充电保护,而在放电过程中电压过低的电池芯导致电池组过放电保护,从而使电池组的整体容量明显 下降,整个电池组体现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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