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[导读]让我们仔细看看电源管理在系统设计中扮演的角色。电源管理是“始终开启”超低功耗系统控制器(如 MSP430 器件)最好执行的另一项功能。这样做的原因有两个。首先,电池充电和监控需要每隔几分钟甚至几秒持续进行一次。与超低功耗 MSP430 微控制器相比,应用处理器需要更长的时间才能唤醒并且消耗更多的功率来完成同样的功能。其次,从系统架构的角度来看,使用应用处理器轮询电池充电器、电量计和温度传感器会“分散”运行操作系统 (OS) 和关注用户体验的注意力。此外,电源设计团队通常不同于应用处理器团队。分离电源管理控制器允许在架构解决方案时有更多的自主权。

让我们仔细看看电源管理在系统设计中扮演的角色。电源管理是“始终开启”超低功耗系统控制器(如 MSP430 器件)最好执行的另一项功能。这样做的原因有两个。首先,电池充电和监控需要每隔几分钟甚至几秒持续进行一次。与超低功耗 MSP430 微控制器相比,应用处理器需要更长的时间才能唤醒并且消耗更多的功率来完成同样的功能。其次,从系统架构的角度来看,使用应用处理器轮询电池充电器、电量计和温度传感器会“分散”运行操作系统 (OS) 和关注用户体验的注意力。此外,电源设计团队通常不同于应用处理器团队。分离电源管理控制器允许在架构解决方案时有更多的自主权。

MSP430 微控制器在电源管理应用中的关键作用遵循超链接或下面列出的相关应用说明:

· 初始化和监控单节和多节电池充电器(iebq24230和bq76PL536)

· 持续监测电池欠压、过压和温度监测

· 确保电池安全并检测故障

· 检测电池插入/移除

· 检测充电/放电模式

· 用于多节电池的被动电池平衡——以便所有电池都得到最佳使用

· 状态指示(即 LED)

bq2423x系列设备是高度集成的锂离子线性充电器和系统电源路径管理设备,针对空间有限的便携式应用。该设备通过USB端口或交流适配器操作,支持25 mA至500 mA的充电电流。具有输入过压保护的高输入电压范围支持低成本、不受调节的适配器。USB输入电流限制精度和启动顺序允许bq2423x满足USB- if涌流规范。此外,输入动态电源管理(VIN-DPM)可以防止充电器因设计不当或配置错误而崩溃。

bq2423x具有动态电源路径管理(DPPM),可为系统供电,同时独立地为电池充电。当输入电流限制导致系统输出下降到DPPM阈值时,DPPM电路降低充电电流,从而在单独监测充电电流的同时随时为系统提供负载。该特性减少了电池上的充放电循环次数,允许适当的充电终止,并使系统能够在有缺陷或缺失的电池组下运行。此外,即使电池完全放电,也可以立即打开系统。电源路径管理架构还允许电池在适配器无法提供峰值系统电流时补充系统电流需求,从而可以使用更小的适配器。

电池的充电分为三个阶段:调节、恒流和恒压。在所有充电阶段,内部控制回路监测IC结温度,并在超过内部温度阈值时降低充电电流。

充电器功率级和充电电流感应功能完全集成。充电器具有高精度电流电压调节回路,充电状态显示,充电终止功能。输入电流限制和充电电流可编程使用外部电阻。

· 初始化用户配置并监控电量计(即 bq27425)

该bq27425装置能准确预测单个锂基可充电电池的电池容量和其他工作特性。该设备可以由系统处理器查询以提供单元信息,如荷电状态(SOC)。

通过一系列称为标准命令的命令来访问信息。进一步的功能由附加的扩展命令集提供。这两组命令由通用格式Command()表示,用于读取和写入控制寄存器和状态寄存器中包含的信息及其数据位置。命令使用I2C串行通信引擎从系统发送到仪表,可以在应用程序开发、系统制造或终端设备操作期间执行。

高精度气体测量预测的关键是德州仪器专有的阻抗跟踪™算法。该算法使用电池测量、特性和属性来创建充电状态预测,可以在各种操作条件和电池寿命内实现高精度。

bq27425设备通过监测位于系统VSS和电池PACK端子之间的小值集成感应电阻(10 mΩ,典型)的电压来测量电池的充电和放电。当电池连接到燃料表时,电池阻抗根据电池电流、电池开路电压(OCV)和负载条件下的电池电压计算。

该设备使用集成的温度传感器来估计电池温度。或者,主处理器可以为燃料表提供温度数据。

为了最大限度地减少功耗,燃油表有几种电源模式:初始化、正常、睡眠和休眠。虽然系统处理器可以直接启动其中一些模式,但根据特定事件的发生,燃油表会自动在这些模式之间切换。请参见操作模式。

· 根据电池化学成分和其他特性初始化电量计

· 持续监控温度、电压、剩余容量和平均电流等状态

· 执行状态机以确定何时对电池充电/放电以及设备是使用电池还是电源运行

· 通过 I2C、 USB、 SMBus或PMBus将电池/电量计状态定期传送至主机处理器

· 支持电池/电量计的固件更新

· 验证系统中使用的充电器/电池

· 在移动电源等一些成本非常低的应用中,MSP430 微控制器可以用作电源系统控制器。例如,对于锂离子电池充电器,使用板载 ADC 测量电压和电流并使用 PWM 计时器控制充电,可以在 MSP430 微控制器上轻松实现慢速充电、恒流充电和恒压充电的状态机。

·

相关应用说明:

· 使用 USB 的基于 MSP430 的锂离子聚合物电池充电和测量解决方案 (Rev. A)

· 用于手持式电量计和电池验证的 MSP430 微控制器软件 (Rev. A)

· 使用 MSP430F5529 和 bq76PL536 的多节锂离子电池管理系统

· 使用 MSP430 硬件 I2C 实施 SMBus(修订版 A)

· 使用 MSP430 USCI 的 PMBus 实施(修订版 A)


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