為什么我的閑置設備會耗盡電池電量？使用 MSP MCU 進行電源管理
讓我們仔細看看電源管理在系統(tǒng)設計中扮演的角色。電源管理是“始終開啟”超低功耗系統(tǒng)控制器(如 MSP430 器件)最好執(zhí)行的另一項功能。這樣做的原因有兩個。首先，電池充電和監(jiān)控需要每隔幾分鐘甚至幾秒持續(xù)進行一次。與超低功耗 MSP430 微控制器相比，應用處理器需要更長的時間才能喚醒并且消耗更多的功率來完成同樣的功能。其次，從系統(tǒng)架構(gòu)的角度來看，使用應用處理器輪詢電池充電器、電量計和溫度傳感器會“分散”運行操作系統(tǒng) (OS) 和關(guān)注用戶體驗的注意力。此外，電源設計團隊通常不同于應用處理器團隊。分離電源管理控制器允許在架構(gòu)解決方案時有更多的自主權(quán)。
MSP430 微控制器在電源管理應用中的關(guān)鍵作用遵循超鏈接或下面列出的相關(guān)應用說明：
· 初始化和監(jiān)控單節(jié)和多節(jié)電池充電器(iebq24230和bq76PL536)
· 持續(xù)監(jiān)測電池欠壓、過壓和溫度監(jiān)測
· 確保電池安全并檢測故障
· 檢測電池插入/移除
· 檢測充電/放電模式
· 用于多節(jié)電池的被動電池平衡——以便所有電池都得到最佳使用
· 狀態(tài)指示(即 LED)
bq2423x系列設備是高度集成的鋰離子線性充電器和系統(tǒng)電源路徑管理設備，針對空間有限的便攜式應用。該設備通過USB端口或交流適配器操作，支持25 mA至500 mA的充電電流。具有輸入過壓保護的高輸入電壓范圍支持低成本、不受調(diào)節(jié)的適配器。USB輸入電流限制精度和啟動順序允許bq2423x滿足USB- if涌流規(guī)范。此外，輸入動態(tài)電源管理(VIN-DPM)可以防止充電器因設計不當或配置錯誤而崩潰。
bq2423x具有動態(tài)電源路徑管理(DPPM)，可為系統(tǒng)供電，同時獨立地為電池充電。當輸入電流限制導致系統(tǒng)輸出下降到DPPM閾值時，DPPM電路降低充電電流，從而在單獨監(jiān)測充電電流的同時隨時為系統(tǒng)提供負載。該特性減少了電池上的充放電循環(huán)次數(shù)，允許適當?shù)某潆娊K止，并使系統(tǒng)能夠在有缺陷或缺失的電池組下運行。此外，即使電池完全放電，也可以立即打開系統(tǒng)。電源路徑管理架構(gòu)還允許電池在適配器無法提供峰值系統(tǒng)電流時補充系統(tǒng)電流需求，從而可以使用更小的適配器。
電池的充電分為三個階段:調(diào)節(jié)、恒流和恒壓。在所有充電階段，內(nèi)部控制回路監(jiān)測IC結(jié)溫度，并在超過內(nèi)部溫度閾值時降低充電電流。
充電器功率級和充電電流感應功能完全集成。充電器具有高精度電流電壓調(diào)節(jié)回路，充電狀態(tài)顯示，充電終止功能。輸入電流限制和充電電流可編程使用外部電阻。
· 初始化用戶配置并監(jiān)控電量計(即 bq27425)
該bq27425裝置能準確預測單個鋰基可充電電池的電池容量和其他工作特性。該設備可以由系統(tǒng)處理器查詢以提供單元信息，如荷電狀態(tài)(SOC)。
通過一系列稱為標準命令的命令來訪問信息。進一步的功能由附加的擴展命令集提供。這兩組命令由通用格式Command()表示，用于讀取和寫入控制寄存器和狀態(tài)寄存器中包含的信息及其數(shù)據(jù)位置。命令使用I2C串行通信引擎從系統(tǒng)發(fā)送到儀表，可以在應用程序開發(fā)、系統(tǒng)制造或終端設備操作期間執(zhí)行。
高精度氣體測量預測的關(guān)鍵是德州儀器專有的阻抗跟蹤?算法。該算法使用電池測量、特性和屬性來創(chuàng)建充電狀態(tài)預測，可以在各種操作條件和電池壽命內(nèi)實現(xiàn)高精度。
bq27425設備通過監(jiān)測位于系統(tǒng)VSS和電池PACK端子之間的小值集成感應電阻(10 mΩ，典型)的電壓來測量電池的充電和放電。當電池連接到燃料表時，電池阻抗根據(jù)電池電流、電池開路電壓(OCV)和負載條件下的電池電壓計算。
該設備使用集成的溫度傳感器來估計電池溫度?；蛘?，主處理器可以為燃料表提供溫度數(shù)據(jù)。
為了最大限度地減少功耗，燃油表有幾種電源模式:初始化、正常、睡眠和休眠。雖然系統(tǒng)處理器可以直接啟動其中一些模式，但根據(jù)特定事件的發(fā)生，燃油表會自動在這些模式之間切換。請參見操作模式。
· 根據(jù)電池化學成分和其他特性初始化電量計
· 持續(xù)監(jiān)控溫度、電壓、剩余容量和平均電流等狀態(tài)
· 執(zhí)行狀態(tài)機以確定何時對電池充電/放電以及設備是使用電池還是電源運行
· 通過 I2C、 USB、 SMBus或PMBus將電池/電量計狀態(tài)定期傳送至主機處理器
· 支持電池/電量計的固件更新
· 驗證系統(tǒng)中使用的充電器/電池
· 在移動電源等一些成本非常低的應用中，MSP430 微控制器可以用作電源系統(tǒng)控制器。例如，對于鋰離子電池充電器，使用板載 ADC 測量電壓和電流并使用 PWM 計時器控制充電，可以在 MSP430 微控制器上輕松實現(xiàn)慢速充電、恒流充電和恒壓充電的狀態(tài)機。
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相關(guān)應用說明：
· 使用 USB 的基于 MSP430 的鋰離子聚合物電池充電和測量解決方案 (Rev. A)
· 用于手持式電量計和電池驗證的 MSP430 微控制器軟件 (Rev. A)
· 使用 MSP430F5529 和 bq76PL536 的多節(jié)鋰離子電池管理系統(tǒng)
· 使用 MSP430 硬件 I2C 實施 SMBus(修訂版 A)
· 使用 MSP430 USCI 的 PMBus 實施(修訂版 A)
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