如何在鋰離子電池設計中實現運輸節電模式
發布時間:2021-08-05 來源:Gautham 責任編輯:wenwei
【導讀】您是否有印象,許多電池供電的電子玩具在電池上有一個小型塑料拉片(如圖1),將其拉下後這些玩具才開始動起來?這是關閉電池至產品有源電路的連接的一種方式,且是最早的一種“運輸節電模式”。
本(ben)文(wen)將(jiang)介(jie)紹(shao)什(shen)麼(me)是(shi)運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)模(mo)式(shi),以(yi)及(ji)如(ru)何(he)在(zai)產(chan)品(pin)中(zhong)使(shi)用(yong)此(ci)功(gong)能(neng)來(lai)提(ti)供(gong)最(zui)佳(jia)用(yong)戶(hu)體(ti)驗(yan)。雖(sui)然(ran)本(ben)文(wen)主(zhu)要(yao)將(jiang)使(shi)用(yong)德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)管(guan)理(li)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)作(zuo)為(wei)示(shi)例(li),但(dan)您(nin)可(ke)將(jiang)這(zhe)些(xie)概(gai)念(nian)應(ying)用(yong)於(yu)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)的(de)任(ren)何(he)低(di)功(gong)耗(hao)係(xi)統(tong)。

圖 1:拉動電池供電產品上的拉片
什麼是運輸節電模式,為何需要它?
運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)模(mo)式(shi)是(shi)產(chan)品(pin)消(xiao)耗(hao)最(zui)低(di)電(dian)池(chi)電(dian)流(liu)的(de)狀(zhuang)態(tai)。消(xiao)費(fei)者(zhe)希(xi)望(wang)在(zai)購(gou)買(mai)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)產(chan)品(pin)後(hou)能(neng)夠(gou)立(li)即(ji)使(shi)用(yong)它(ta)們(men)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)電(dian)池(chi)在(zai)運(yun)輸(shu)期(qi)間(jian)和(he)保(bao)質(zhi)期(qi)內(nei)必(bi)須(xu)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)容(rong)量(liang),這(zhe)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)幾(ji)個(ge)月(yue)甚(shen)至(zhi)更(geng)長(chang)時(shi)間(jian)。
鋰離子電池已成為設計師的熱門選擇,因為它們可充電、支(zhi)持(chi)高(gao)功(gong)率(lv)要(yao)求(qiu)且(qie)極(ji)其(qi)輕(qing)便(bian)。但(dan)是(shi),與(yu)非(fei)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)不(bu)同(tong),您(nin)不(bu)能(neng)在(zai)使(shi)用(yong)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)產(chan)品(pin)上(shang)放(fang)置(zhi)塑(su)料(liao)拉(la)片(pian)。因(yin)此(ci)出(chu)於(yu)安(an)全(quan)考(kao)慮(lv),您(nin)希(xi)望(wang)避(bi)免(mian)使(shi)用(yong)這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)找(zhao)到(dao)替(ti)代(dai)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),以(yi)便(bian)在(zai)處(chu)於(yu)通(tong)斷(duan)狀(zhuang)態(tai)的(de)產(chan)品(pin)中(zhong)實(shi)現(xian)運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)功(gong)能(neng)。
您可能想知道為何當“運輸節電”隻(zhi)發(fa)生(sheng)一(yi)次(ci)時(shi)您(nin)就(jiu)應(ying)該(gai)關(guan)注(zhu)運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)模(mo)式(shi),但(dan)這(zhe)並(bing)不(bu)完(wan)全(quan)正(zheng)確(que)。運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)模(mo)式(shi)是(shi)產(chan)品(pin)消(xiao)耗(hao)最(zui)低(di)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)的(de)狀(zhuang)態(tai),同(tong)時(shi)等(deng)待(dai)用(yong)戶(hu)按(an)下(xia)按(an)鈕(niu)導(dao)通(tong)產(chan)品(pin)。例(li)如(ru),德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)的(de)BQ25120A主動監控待插入的適配器或按鈕輸入,同時消耗2 nA的典型電流。
我們經常建議設計人員在產品即將出廠裝箱、產品正在使用且電池電量不足、以及產品正在使用且用戶想關閉產品時實施運輸節電模式。
BQ25120A係列產品充電器的運輸節電模式使用按鈕接口實現,如圖2所示。按鈕輸入(/MR)在內部上拉至VBAT管腳。當器件處於運輸節電模式且用戶按下/MR按鈕時,產品將退出運輸節電模式。
您(nin)無(wu)需(xu)在(zai)此(ci)管(guan)腳(jiao)上(shang)使(shi)用(yong)電(dian)容(rong),因(yin)為(wei)信(xin)號(hao)在(zai)內(nei)部(bu)已(yi)消(xiao)除(chu)故(gu)障(zhang),但(dan)通(tong)常(chang)其(qi)在(zai)某(mou)些(xie)原(yuan)理(li)圖(tu)中(zhong)可(ke)見(jian)。若(ruo)開(kai)關(guan)暴(bao)露(lu)給(gei)用(yong)戶(hu),您(nin)可(ke)選(xuan)擇(ze)使(shi)用(yong)瞬(shun)態(tai)電(dian)壓(ya)抑(yi)製(zhi)二(er)極(ji)管(guan)進(jin)行(xing)保(bao)護(hu)。/MR管腳上的低電壓讀數轉換為“ 按下按鈕”動作。連接到微控製器(MCU)以驅動/MR管腳時要小心,因為/MR管腳上的電壓被拉至電池電壓本身。通常采用N通道金屬氧化物半導體來模擬無按鈕係統中MCU的“按壓”動作。

圖 2:MR管腳上的內部上拉
當產品即將裝箱時,EN_SHIPMODE命令通過I2C發送,器件等待進入運輸節電模式,直至VIN(充電器)斷開,如圖3所示。

圖 3:工廠生產線運輸節電模式圖例
我wo看kan到dao生sheng產chan線xian上shang存cun在zai很hen多duo挑tiao戰zhan。在zai實shi驗yan室shi中zhong運yun行xing很hen有you效xiao,但dan在zai一yi條tiao生sheng產chan線xian上shang每mei小xiao時shi生sheng產chan幾ji百bai種zhong產chan品pin時shi,這zhe可ke能neng是shi另ling一yi回hui事shi。產chan品pin處chu在zai夾jia具ju上shang,若ruoVIN適配器未彈回,裝配工無法正確拉出產品。當VIN看似重新插回時,充電器將退出運輸節電模式。這種情況下,如何確保產品處於運輸節電模式?
答案很簡單:VIN存在時,設置EN_SHIPMODE命令。一旦產品離開為VIN供電的夾具,將/CD管腳抬升,以執行運輸節電模式命令,且在裝箱前將器件置於運輸節電模式,如圖4所示。在所有這些序列中,/MR被推動,以顯示該器件確實進入了運輸節電模式。

圖 4:一家帶有彈性適配器的工廠中的運輸節電模式圖例
當(dang)產(chan)品(pin)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)不(bu)足(zu)時(shi),通(tong)常(chang)最(zui)好(hao)的(de)掉(diao)電(dian)方(fang)式(shi)是(shi)保(bao)留(liu)一(yi)些(xie)備(bei)用(yong)容(rong)量(liang),然(ran)後(hou)進(jin)入(ru)運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)模(mo)式(shi)。當(dang)用(yong)戶(hu)按(an)下(xia)按(an)鈕(niu)時(shi),器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)讀(du)取(qu)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)。若(ruo)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)過(guo)低(di),產(chan)品(pin)可(ke)能(neng)會(hui)顯(xian)示(shi)警(jing)告(gao)並(bing)返(fan)回(hui)到(dao)運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)模(mo)式(shi),如(ru)圖(tu)5所示。例如,使用BQ25120A時,可使用單個寄存器寫入發送運輸節電模式命令,如圖6所示。

圖 5:產品喚醒程序

圖 6:通過I2C命令進入運輸節電模式
此外,要創建電源通斷按鈕,您仍然可使用/MR管腳,通過配置MRREC寄存器以進入運輸節電模式,並編程按鈕的持續時間,以確定需要保持低電平的時長;您剛剛創建了一個斷電按鈕。若要重新喚醒,請再次按下按鈕,如圖7所示。

圖 7:電源通斷按鈕
希望本文能讓您了解如何使用充電器上的某些功能,並準備好在您的下一個產品中實現運輸節電模式!
文章來源:TI E2E™ 中文設計論壇
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