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

 

隨sui著zhe消xiao費fei者zhe對dui技ji術shu的de日ri益yi了le解jie，能neng否fou精jing確que地di指zhi示shi電dian池chi充chong電dian狀zhuang態tai成cheng為wei了le衡heng量liang手shou持chi消xiao費fei電dian子zi設she備bei的de關guan鍵jian指zhi標biao。為wei了le準zhun確que地di預yu測ce電dian池chi充chong電dian狀zhuang態tai，許xu多duo製zhi造zao商shang會hui根gen據ju特te定ding的de應ying用yong和he用yong例li來lai定ding製zhi電dian池chi
，導dao致zhi產chan品pin延yan遲chi上shang市shi
，有you些xie情qing況kuang下xia還hai需xu向xiang第di三san方fang供gong應ying商shang發fa貨huo。然ran而er，國guo家jia對dui於yu鋰li離li子zi等deng電dian池chi的de運yun輸shu監jian管guan法fa規gui越yue來lai越yue嚴yan格ge
，對dui運yun輸shu方fang式shi和he剩sheng餘yu電dian量liang均jun有you明ming確que的de規gui定ding。

 

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

 

如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)
，能(neng)夠(gou)準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)並(bing)將(jiang)其(qi)顯(xian)示(shi)在(zai)電(dian)量(liang)計(ji)上(shang)，不(bu)僅(jin)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)運(yun)行(xing)期(qi)間(jian)的(de)功(gong)耗(hao)
，還(hai)需(xu)考(kao)慮(lv)待(dai)機(ji)期(qi)間(jian)的(de)功(gong)耗(hao)。在(zai)運(yun)輸(shu)和(he)倉(cang)儲(chu)過(guo)程(cheng)中(zhong)，還(hai)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)設(she)備(bei)放(fang)在(zai)櫥(chu)櫃(gui)中(zhong)或(huo)“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) dushu。gaisuanfahaiketigongmanchongshijianhelaohuayucegongneng，yiyucedianchiheshikaishiyinlaohuaheshiyongerdaozhirongliangxiajiang。shujujilugongnengshiyongfeiyishixingcunchuqijiludianchishoumingzhouqineideduoda13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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