電池是便攜式電子設備的唯一電力來源

 

無論是使用智能手機、健身追蹤器、運動相機、室外導航設備

、xiangjihaishishouchishishoufaqi
，douhuiyudaoyixiangbudaodedidianliangjinggao。daduoshuqingkuangxia
，zheleijinggaoxinxizhihuidailaibubian，danduiyuanquanheyingjishebeilaishuo
，kenenghuizaochengyanzhongdehouguo。

 

通過電量計確定電池充電狀態

 

由於電池材料、化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)和(he)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)都(dou)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，因(yin)此(ci)隻(zhi)通(tong)過(guo)電(dian)量(liang)計(ji)檢(jian)測(ce)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)所(suo)得(de)到(dao)的(de)結(jie)果(guo)並(bing)不(bu)可(ke)靠(kao)。此(ci)外(wai)，電(dian)池(chi)阻(zu)抗(kang)也(ye)會(hui)隨(sui)著(zhe)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)和(he)電(dian)池(chi)老(lao)化(hua)程(cheng)度(du)而(er)變(bian)化(hua)，實(shi)現(xian)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)更(geng)是(shi)難(nan)上(shang)加(jia)難(nan)。

 

每(mei)種(zhong)電(dian)池(chi)的(de)化(hua)學(xue)特(te)性(xing)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)種(zhong)獨(du)特(te)的(de)放(fang)電(dian)特(te)征(zheng)，有(you)些(xie)比(bi)較(jiao)適(shi)合(he)表(biao)示(shi)基(ji)於(yu)電(dian)壓(ya)的(de)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)，而(er)有(you)些(xie)電(dian)壓(ya)和(he)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)放(fang)電(dian)曲(qu)線(xian)幾(ji)乎(hu)是(shi)一(yi)條(tiao)直(zhi)線(xian)，使(shi)得(de)電(dian)量(liang)計(ji)隻(zhi)能(neng)顯(xian)示(shi)100%或(huo)一(yi)條(tiao)平(ping)坦(tan)的(de)曲(qu)線(xian)。所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)引(yin)入(ru)另(ling)一(yi)種(zhong)能(neng)夠(gou)測(ce)量(liang)電(dian)池(chi)充(chong)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)的(de)方(fang)法(fa)，即(ji)所(suo)謂(wei)的(de)庫(ku)侖(lun)計(ji)法(fa)來(lai)確(que)定(ding)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)考(kao)慮(lv)到(dao)了(le)電(dian)池(chi)老(lao)化(hua)和(he)自(zi)放(fang)電(dian)特(te)性(xing)。

 

充電狀態的重要性

 

suizhexiaofeizheduijishuderiyilejie
，nengfoujingquedizhishidianchichongdianzhuangtaichengweilehengliangshouchixiaofeidianzishebeideguanjianzhibiao。weilezhunquediyucedianchichongdianzhuangtai，xuduozhizaoshanghuigenjutedingdeyingyongheyonglilaidingzhidianchi，daozhichanpinyanchishangshi，youxieqingkuangxiahaixuxiangdisanfanggongyingshangfahuo。raner，guojiaduiyulilizidengdianchideyunshujianguanfaguiyuelaiyueyange，duiyunshufangshiheshengyudianliangjunyoumingquedeguiding。

 

除了電池運輸法規外
，為了便於日常使用和儲存，還需要在設計中加入其他監測電子設備
，以使相對易揮發的電池（許多電池能夠提供數百安培的電流）能neng在zai安an全quan的de參can數shu範fan圍wei內nei運yun行xing。售shou後hou電dian池chi供gong應ying商shang為wei了le節jie省sheng成cheng本ben往wang往wang會hui忽hu略lve電dian池chi安an全quan問wen題ti，因yin此ci需xu要yao設she備bei製zhi造zao商shang在zai其qi電dian池chi和he終zhong端duan產chan品pin設she計ji中zhong增zeng加jia電dian池chi加jia密mi認ren證zheng技ji術shu，以yi免mian出chu現xian安an全quan問wen題ti。

 

測量充電狀態所麵臨的挑戰

 

rushangsuoshu，nenggouzhunqueceliangdianchichongdianzhuangtaibingjiangqixianshizaidianliangjishang，bujinxuyaokaolvyunxingqijiandegonghao，haixukaolvdaijiqijiandegonghao。zaiyunshuhecangchuguochengzhong，haixuyaokaolvshebeifangzaichuguizhonghuo“箱子裏”時(shi)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)。電(dian)量(liang)計(ji)本(ben)身(shen)也(ye)會(hui)消(xiao)耗(hao)能(neng)量(liang)，因(yin)此(ci)，在(zai)計(ji)算(suan)電(dian)池(chi)可(ke)攜(xie)帶(dai)多(duo)少(shao)電(dian)量(liang)，以(yi)及(ji)消(xiao)費(fei)者(zhe)收(shou)到(dao)電(dian)池(chi)後(hou)是(shi)否(fou)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)電(dian)量(liang)來(lai)工(gong)作(zuo)時(shi)，需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)。

 

作(zuo)為(wei)消(xiao)費(fei)者(zhe)
，我(wo)們(men)喜(xi)歡(huan)產(chan)品(pin)在(zai)收(shou)到(dao)後(hou)無(wu)需(xu)充(chong)電(dian)即(ji)能(neng)工(gong)作(zuo)。而(er)為(wei)了(le)保(bao)持(chi)電(dian)量(liang)計(ji)指(zhi)示(shi)準(zhun)確(que)，相(xiang)關(guan)電(dian)路(lu)必(bi)須(xu)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)接(jie)通(tong)狀(zhuang)態(tai)。在(zai)消(xiao)費(fei)者(zhe)使(shi)用(yong)產(chan)品(pin)之(zhi)前(qian)關(guan)閉(bi)電(dian)量(liang)計(ji)，會(hui)造(zao)成(cheng)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)指(zhi)示(shi)不(bu)夠(gou)準(zhun)確(que)。請(qing)注(zhu)意(yi)
，為(wei)確(que)保(bao)運(yun)輸(shu)和(he)倉(cang)儲(chu)期(qi)間(jian)的(de)安(an)全(quan)
，如(ru)果(guo)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)或(huo)部(bu)件(jian)故(gu)障(zhang)導(dao)致(zhi)出(chu)現(xian)短(duan)路(lu)情(qing)況(kuang)
，請(qing)謹(jin)慎(shen)啟(qi)用(yong)蓄(xu)電(dian)池(chi)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)（溫度
、電流和電壓監測）。

 

精確的充電狀態測量解決方案

 

Maxim Integrated MAX1730x低功耗係列就是一個很好的示例，它在3mm×3mm的封裝中集成了電量計、保護和認證功能。MAX17301用於測量鋰離子電池或鋰聚合物電池的充電狀態，當激活輸出FET時，具有24µA的超低靜態電流，休眠期間更是低至18µA
；禁用FET時
，電流可降至0.1µA。此IC提供了一係列全麵的電池健康狀態和安全保護功能
，包括過壓（取決於溫度）、過充電流、電池欠/過溫、欠壓和過放電/短路。MAX1730x還具有用於與主微控製器通信的單線/I2C接口
，以便讀取MAX1730x的數據和控製寄存器（圖1）。

 

圖1：Maxim Integrated MAX1730x方框圖（來源：Maxim Integrated）

 

電池健康狀態和保護要求由電壓、電流和溫度決定。Maxim的ModelGauge m5算法可用於計算電池的充電狀態，既具有庫侖計出色的短期高精度、高線性度特性，又具有電池開路電壓測量出色的長期穩定性。此溫度補償算法的附加輸入可產生精確的充電狀態讀數（圖2）。該算法計算的是電池的開路電壓，包括帶載情況。

 

圖2：使用ModelGauge m5算法計算Maxim MAX1730x的校正充電狀態（來源：Maxim Integrated）

 

MAX1730x通過電池老化特性和放電率來補償電量計讀數。它提供了各種工作條件下的充電狀態百分比或毫安時 (mAh) 讀(du)數(shu)。該(gai)算(suan)法(fa)還(hai)可(ke)提(ti)供(gong)滿(man)充(chong)時(shi)間(jian)和(he)老(lao)化(hua)預(yu)測(ce)功(gong)能(neng)，以(yi)預(yu)測(ce)電(dian)池(chi)何(he)時(shi)開(kai)始(shi)因(yin)老(lao)化(hua)和(he)使(shi)用(yong)而(er)導(dao)致(zhi)容(rong)量(liang)下(xia)降(jiang)。數(shu)據(ju)記(ji)錄(lu)功(gong)能(neng)使(shi)用(yong)非(fei)易(yi)失(shi)性(xing)存(cun)儲(chu)器(qi)記(ji)錄(lu)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)周(zhou)期(qi)內(nei)的(de)多(duo)達(da)13個參數，包括自首次通電以來的時間。

 

圖3：詳細說明Maxim Integrated ModelGauge m5算法的原理圖表（來源：Maxim Integrated）

 

結論

 

能夠在電量計中準確顯示電池的充電狀態，而無需對蓄電池進行耗時的特性描述，是衡量一個產品是否成功的關鍵。Maxim采用ModelGauge m5算法的電量計IC MAX1730x不僅實現了這一功能
，而且通過結合保護和認證功能


，節省了寶貴的電路板空間和材料清單 (BOM)。

本文轉載自貿澤電子。

 

 

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