面向便攜應用的智能電池管理考慮事項

　　智能電池管理系統的最大優(yōu)點(diǎn)之一，是為系統設計人員提供管理功率的可能性。使用從智能電池管理系統獲得的信息，可調整獲取電池狀態(tài)信息的靈敏度。例如，如果知道電池沒(méi)電了，就可讓管理系統提供滿(mǎn)負荷充電電流;一旦電池充滿(mǎn)，則可提高系統靈敏度，以便非常準確地確定充電終止點(diǎn) (end-of-charge)。

　　智能電池管理的傳統方法

　　傳統的智能電池管理方法往往采用分立部件來(lái)實(shí)現應用。

　　通常采用一個(gè)模數轉換器 (ADC) 來(lái)將模擬功能轉換成數字格式。測量的物理參數(如電流、電壓和溫度) 被轉換成數字格式;然后，經(jīng)微控制器處理后，根據系統狀態(tài)做出決定。如果電壓超出規定范圍或需要維持在規定范圍內，所獲得的信息將被回傳給電池管理系統，以確保便攜設備能正常工作。

　　實(shí)現這個(gè)用途可采用分立 ADC，其分辨率達 12 位，精度約 1%。當進(jìn)行電流或溫度測量時(shí)，也有同樣的處理過(guò)程。市面上提供現成的電流和溫度監視產(chǎn)品，可用于向 ADC 輸出正確的電流和溫度測量數值，ADC 將輸入的信息轉換后就可提供給電池管理系統作進(jìn)一步處理。處理后，作出的數字格式結論將被轉換成可用于控制某一外界物理參數 (如導通充電電容或將系統切換到備用狀態(tài)) 的模擬格式。當需要在應用進(jìn)入睡眠模式前保存其狀態(tài)時(shí)，微控制器將在關(guān)閉系統前把應用的當前狀態(tài)保存到存儲器中，當重新喚醒系統時(shí)，保存的狀態(tài)將從存儲器提出，重新加載到應用系統中，從而使喚醒后的系統從當初退出的地點(diǎn)恢復運行。

　　一旦獲得電量信息，應用設備接下來(lái)就要根據某一預設的方案，決定采取某種必要的措施。應用作出的決定可能是讓閑置的設備進(jìn)入睡眠模式以節省電能;也可能出于應急 (如應用已超出某些預設極限) 而關(guān)閉設備;或者，由于系統耗盡了功率，需要向其提供更多的電能。最后，應用作出的決定還可能是因系統已被切斷電源，需將其切換到備用狀態(tài)。通常采用成品微控制器來(lái)執行決定，然后將作出的決定轉換成模擬格式并輸出到系統。

　　如果用分立元件來(lái)實(shí)現智能電池管理系統的各種功能，視應用的復雜程度不同，可能增添數個(gè)器件。隨著(zhù)系統功能的增加，系統器件數量增加了，系統的設計變得越來(lái)越復雜。即使如此，仍然沒(méi)有解決系統功能變更或日后可能添加功能的問(wèn)題，因而無(wú)法讓系統具有可延展性。雖然微控制器集成了某些功能，如內置了完成決定所需的模擬輸入、ADC 和DAC、時(shí)鐘電路和 CPU 核，但就系統延展性而言，微控制器不具備支持這一要求所需的可編程性和靈活性。

　　采用可編程系統芯片 (PSC) 實(shí)現智能電池管理

圖 1 Fusion器件架構

　　解決智能電池管理問(wèn)題的另一個(gè)方法是采用具備功能集成度、靈活性和可延展性的平臺?？删幊滔到y芯片 (PSC) 的應用越來(lái)越廣泛。由于具有可編程性和靈活性，這種芯片在那些需要日后升級的應用中越來(lái)越突出。理想的平臺應當是同時(shí)包括模擬和數字功能，并能以軟件處理器核的方式增加智能的平臺，這種平臺可能支持構建智能電池管理系統所需的所有功能。圖 1 所示的 Fusion PSC 就是這樣的產(chǎn)品，具有模擬功能模塊，帶有多個(gè)模擬輸入，帶可配置輸入電壓范圍調節選項的 12 位ADC 接口。該模擬模塊還具有監控電壓、電流和溫度的多項監控功能。PSC 還包括實(shí)現喚醒和待機功能的數種時(shí)鐘功能。為 PSC 選配軟件處理器核，就可實(shí)現智能處理，從而控制系統進(jìn)入睡眠模式，以及將其從睡眠模式喚醒。

　　充分利用 PSC 解決方案，就具備了緊跟電池技術(shù)和新興應用發(fā)展步伐所需的可編程性和靈活性，而且還能減小總體板卡尺寸。具備將數個(gè)分立元件和功能集成在一塊單芯片的能力，設計人員就能大幅減小板卡尺寸、功耗和成本，而這是采用分立元件所無(wú)法實(shí)現的。

　　結語(yǔ)

　　在選擇智能電池管理系統的實(shí)現方案時(shí)，應當確保該管理系統可讓用戶(hù)延長(cháng)便攜設備的電池壽命，同時(shí)無(wú)需大的設計修改就能以較低成本實(shí)現日后升級。雖然傳統的成品部件可構成適當的解決方案，但是更新的技術(shù)可以提供更高的集成度和靈活性，應予以考慮作為可行的方案。智能電池管理將繼續在便攜應用中扮演重要角色，隨著(zhù)新的選項技術(shù)問(wèn)世，設計人員能夠更輕易地實(shí)現高效的解決方案。

圖2 Fusion應用電路