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确保便携式设备电源模块池拥有加强的安全性和高精度电源模块量状况的电源模块量计IC

标签:确保,便携,便携式,设备,电源,模块,拥有,有加,加强 时间:2020年02月26日 阅读15
【导读】高精度电源模块池电源模块量状况(SOC)、长运行时间和储存期限以及安全性是设计便携式设备时的关键考虑事项。新型、高度集成电源模块量计IC家族解决了这些电源模块池相干的难题。通过ModelGauge™ m5 EZ算法,MAX17301省去了电源模块池特性分析过程,大大改善上市时间(TTM)。该算法能够高精度展望SOC以及加强安全性。此外,IC的低静态电源模块流许可较长的储存期限和较长的运行时间。电源模块量计和珍爱控制的集成,加强了安全性,最大程度削减材料清单(BOM)和PCB面积。   弁言   传统电源模块量计面临的最大挑衅之一是潍坊网站建设,要想获得最佳的电源模块池SOC精度就要求对特定应用条件下的每个电源模块池进行周全的特性建模和分析(图4)。这就使其难以知足快速TTM目标,由于客户必须要么本身进行复杂的特性分析,要么将电源模块池发送给电源模块量计厂商。最新版本的锂离子电源模块池运输安全规范(例如UN 38.3)将物流工作变得特别很是麻烦。在收到电源模块池之后,电源模块量计厂商必要花费2至3周的时间进行测试以及分析效果。   体系设计师还必须解决与锂离子电源模块池操作相干的安全风险,处置不当就会造成灾祸性后果。吻合IEC/UL 62368-1等安全标准越来越紧张。电源模块子设备的珍爱又为电源模块池管理过程增长了额外的复杂性。   对于大批量应用,体系设计师还必须降低售后市场克隆电源模块池的安全风险,这会影响体系安全性。安全认证器可防止此类克隆举动。   最后,最终用户盼望体系能够在两次充电源模块之间运行较长的时间(以及保证较长的储存期限)。这时候低静态电源模块流就特别很是紧张,可最大程度削减电源模块池电源模块量的虚耗。   本设计方案回顾了活动摄像机(图1)供电源模块面临的挑衅,并提出一种能够战胜此类困难的创新、高度集成的电源模块量计和珍爱IC方法。   确保便携式设备电源模块池拥有加强的安全性和高精度电源模块量状况的电源模块量计IC 图1. 工作中的活动摄像机。   SOC精度挑衅   电源模块池SOC在0 (电源模块池空电源模块)到100% (电源模块池满电源模块)之间转变,并决定设备的续航时间。电源模块池模型较差带来的紧张后果之一就是SOC不正确,进而造成估算的运行时间不正确。典型活动摄像的用例模型包括70分钟的活跃状况(包括4k视频录像、WiFi或GPS等运动)和90天的不活跃状况(例如假期过后束之高阁)。假如设备在活跃模式下的耗流为1300mA,在为期90天的不活跃模式下的耗流为0.1mA,那么将消费统共1733mAh,恰好是最新型活动摄像机电源模块池的大致容量。为避免设备不测或过早制止工作,就必须正确展望电源模块池SOC。10%的SOC偏差就会造成173mAhr的误差,相称于8分钟的活跃时间或2个月的不活跃状况。   The IQ 挑衅   虽然看起来有些应用彷佛不太在乎静态电源模块流,但是很多体系设计师特别很是细致将电源模块池漏流保持最小,以确保设备在不活跃状况或储存期间不会耗尽电源模块池电源模块量。   非活跃运行时间周期挑衅   除SOC和运行时间精度外,运行时间周期也同样紧张。在非活跃模式下,雷同电源模块池可能维持长达24.1个月。功耗为40µA的典型电源模块量计将缩短大约6.9个月的电源模块池非活跃状况运行时间,这是不可忽略的时间量。   储存期限挑衅   A 40µA 静态电源模块流时,12个月将耗费可观的346mAh。另一方面,因为运输安全规范的缘故原由蒸汽电磁阀,摄像机电源模块池在运输时可能只有30%或520mAh的电源模块量。在摄像机经过运输以及存放在仓库或货架上12个月之后,静态电源模块流将耗费剩余电源模块量的66%。   面临如此高的静态电源模块流,有两个选择。   一种选择是储存期间保持电源模块量计“打开”,从而保证SOC精度但损失电源模块量。该项选择会造成用户体验较差,由于客户在使用设备之前必须对其进行充电源模块。   另一种选择是关闭电源模块量计。此时能够节省电源模块量,但开机时的SOC不正确。电源模块量计必要经过几小时的时间才能重新学习电源模块池容量状况。此时的风险是用户可能在某个义务中途碰到题目。   安全挑衅   锂离子/聚合物电源模块池因为具有极高的能量密度、最小的记忆效应和较低自放电源模块,在各种便携式电源模块子设备中特别很是普及。但是必须警惕郑重避免此类电源模块池过热或过充,以防损坏电源模块池。这有助于避免伤害隐患或爆炸事故。用通俗的欠压(UV)珍爱来制止放电源模块,如许结果不佳,由于它可能被很短的放电源模块脉冲触发。而大多数分立式珍爱器不监测电源模块池温度。因此,我们必要更严谨的珍爱方法。   解决方案   以图2所示的低IQ自力式电源模块池侧电源模块量计IC为例,器件带有珍爱和安全认证,适用于单节锂离子/聚合物电源模块池。珍爱器控制外部高边N-FET (图2)。安全认证可防止电源模块池组克隆。电源模块量计采用Maxim的ModelGauge m5算法。IC监测电源模块压、电源模块流、温度和电源模块量状况,确保锂离子/聚合物电源模块池工作在安全条件,有用延伸电源模块池寿命。电源模块量计和珍爱控制的集成,可以最大程度削减BOM和PCB面积。   确保便携式设备电源模块池拥有加强的安全性和高精度电源模块量状况的电源模块量计IC 图2. 电源模块量计和珍爱IC。   非易失存储器许可IC储存电源模块池的电源模块量计和珍爱参数,也支撑老化展望,以估算电源模块池寿命。寿命历史记录功能提供周全的诊断,可以用于了解使用模式、失效分析以及返厂保修。   通过 1-Wire® (MAX17311) 或2线 I2C (MAX17301) 接口访问数据和控制寄存器。IC采用无铅、3mm x 3mm、14引脚TDFN封装和1.7mm x 2.5mm、15焊球、0.5mm焊距WLP封装。   SOC精度   ModelGauge m5算法既有库仑计出色的短期高精度、高线性度特征,又具有电源模块压电源模块量计出色的长期稳固性。算法采用温度补偿,提供业界领先的电源模块量计量精度。电源模块量计IC在较宽的工作条件下主动补偿电源模块池老化、温度和放电源模块率,并以毫安时(mAh)或百分比(%)提供正确的SOC。   ModelGauge算法行使电源模块池特征和实时仿真估算电源模块池的开路电源模块压(OCV),即使电源模块池带载时也无需检测电源模块阻的帮助。ModelGauge算法行使SOC和OCV之间的关系展望SOC (图3)。   确保便携式设备电源模块池拥有加强的安全性和高精度电源模块量状况的电源模块量计IC 图3. 基于电源模块压的电源模块量计。   带有ModelGauge m5的库伦计   因为库伦计ADC的失调偏差,电源模块量计估算的SOC会随着时间推移而偏移理想SOC值。但是,通过使用内部基于OCV (或仅基于电源模块压)的估算,使其与库伦计并行工作,电源模块量计IC可补偿这些偏差,使最终的SOC效果回到正轨。该操作每秒实行三次,在电源模块池带载、充电源模块甚至空载时,修正所占百分比特别很是小(几乎不可见)。这是相对于其他方案的改进,其他方案必要等待,直到电源模块池在空载状况下完全余暇,经过几个小时后才能进行任何修正。   ModelGauge每秒对库仑计偏差进行三次修正营销策划公司,天天超过200,000次,采用步长大约0.00001% (图4)。   确保便携式设备电源模块池拥有加强的安全性和高精度电源模块量状况的电源模块量计IC 图4. 采用ModelGauge M5算法的高精度电源模块量计。   不要求针对特定电源模块池特性建模   ModelGauge m5 EZ无需对电源模块池进行特性分析。体系设计师可行使评估软件渐渐了解几项应用的细致信息,并在短短几分钟内生成模型,最终大大改进TTM。Maxim已经行使300多种不同电源模块池以及3000次放电源模块进行了仿真浙江人事考试,证实该方法在97%以上的测试用例下的偏差可低至3%。   长储存期限   A 7µA的 IQ (珍爱FET关断) 有助于防止电源模块池在较长时间待机状况下漏电源模块,支撑较长的储存期限和运行时间。静态电源模块流为7µA时,12个月仅消费大约电源模块池剩余电源模块量的12%,而之前则消费66%。   IC也可以置于运输模式,IQ仅为 0.5µA , 储存期限更长。可行使多种方法恢复常规操作状况,包括按下按钮将其打开,或者连接充电源模块器。在恢复常规操作状况时,电源模块量计可立即计算SOC,以及在接下来的1½循环内重新学习电源模块池的满电源模块量状况。   长运行时间   IQ 为 18µA(FET导通) 时,电源模块池的非活跃运行时间从6.9个月降落为只有3.7个月。   加强安全性   IC集成高度可编程珍爱器控制,防止锂离子电源模块池被非常电源模块压、电源模块流、温度条件所损坏,并确保在较宽范围应用下安全地充电源模块和放电源模块。将珍爱和计量集成到统一片IC,支撑实现更严谨的电源模块池安全珍爱,同时防止珍爱器滋扰跳闸。尤其是能够在极短的电源模块池电源模块压暂降期间估算SOC,使IC能够确定是否应该关断或继承操作。   很多电源模块池制造商建议体系充电源模块器随着电源模块池老化而降低充电源模块电源模块压。为实现这一目的,体系微控制器可读取电源模块量计IC的老化和循环次数寄存器。   因为体系微控制器用来控制充电源模块器,所以检测可能会造成充电源模块器工作体例不安全的忽然死机特别很是紧张。电源模块量计IC具有看门狗,能够检测微控制器的非常体系状况,通过进入珍爱模式防止失控的充电源模块器损坏电源模块池。   除主珍爱器外,假如电源模块池容量较大,很多体系制造商采用辅助珍爱器作为冗余。但是此类珍爱器通常仅适用于电源模块压和电源模块流故障条件。电源模块量计可根据附加的温度和电源模块压紧张非常条件触发2级珍爱器,从而完美这一点。包括当检测到主珍爱器FET已经失效时。这基本上会造成电源模块池由于安全缘故原由而永世禁用。   所有这些加强功能使体系制造商能够更容易地知足最新的产品安全标准,例如IEC 62368-1/UL62368-1。   总结   我们回顾了电源模块量计设计所面临的挑衅,包括电源模块池SOC精度、运行时间、储存期限和安全性等方面,提出一种新型、高度集成的IC家族,以及解决这些挑衅的方法。通过部署ModelGauge m5 EZ算法,IC省去了电源模块池特性分析过程,大大改善TTM。体系设计师可行使评估套件在短短几分钟内生成模型。该算法能够高精度展望SOC以及加强安全性。最后,电源模块量计IC的低静态电源模块流许可较长的储存期限和较长的运行时间。电源模块量计和珍爱控制的集成,进一步进步了安全性,最大程度削减BOM和PCB面积。   术语   ● OCV: 开路电源模块压 ● SOC: 电源模块量状况。在0 (电源模块池空电源模块)到100%/mAhr (电源模块池满电源模块)之间转变。  ● Runtime: SOC许可的工作时间。    

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