便携式设备锂电池管理解决方案

著者：Iflowpower – Provedor de central eléctrica portátil

电池管理的重要性已经不言而喻。 越来越多的产品朝着便携的方向发展，使用具有前所未有的独立性。 大约十二年前，无绳电话首次提供了在家中行走的自由。

现在，便携式充电产品让人们在旅行时也能与家人保持联系。 越来越多的产品使用可充电电池，并且随着产品体积的减小，这些产品的复杂性也在不断提高。 充电电池本身也在发生变化，电池制造商努力推出适应快速变化的市场的新产品。

电池电压不断提高，外形规格不断改变，能量密度也不断攀升。 消费者对于电池的认识也日趋深入，他们要求电池更加灵活、工作时间更长、成本更低、安全性更高。 多年来，Microchip 一直致力于利用 PIC 微控制器简化系统设计。

目前，Microchip正在将该技术运用到电池管理产品线中，以简化和更好地管理充电系统。 方法一、典型的电池管理系统分为充电、保护、电量测量、安全四个模块：1. 基于二次电池的电池组与一次电池组不同，二次电池组在使用后需要进行充电。

而不是像电池一样被丢弃。 充电电路的类型和充电算法多种多样，针对特定化学类型的电池进行适当的充电。 还应适当选择充电器的位置。

充电器是一个独立的单元：是转换器直接充电还是通过转换器充电；充电器集成在系统内或电池组内；其他重要的考虑因素包括充电时间、温度范围和噪声要求。 Microchip 为单或双锂离子/聚合物电池组的线性充电器提供多种充电管理产品。 线性充电器的输出噪声较低，这对于发送和接收语音和数据的人来说非常重要。

专为高效率而设计的 PS200 开关模式充电控制器，频率高达 1MHz。 它包括锂离子电池、镍电池和铅酸电池的充电算法。 由于开关充电器的设计较为复杂，Microchip提供了软件工具来指导设计人员进行IC配置和电路图绘制。

对于标准工业供给的充电器产品，另一种解决方案是使用带有充电控制器的电表IC。 PS501内设脉冲充电电路控制通用输入/输出，可以实现这一要求。 这种拓扑结构提供了一种非常紧凑且经济高效的解决方案。

该系统的充电部分是分离的，并且Microchip拥有所需的算法来优化充电，包括最大化充电容量，缩短充电时间，并使客户获得最佳满意度。 2. 保护 使用锂离子/聚合物电池时，必须提供保护，因为过度充电或过热可能导致火灾或爆炸。

铅酸电池或镍电池不需要保护，但它们通常用于保护电路，以防止电池损坏或退化。 主保护电路是用于检测是否发生不安全情况，并在检测到不安全情况时关闭电池组以防止损坏的专用电路。 二级保护电路防止电池在不安全状态下继续充电和/或放电。

当主保护电路发生故障时，能为二次电路提供后备保护。 用户还可以添加新的保护级别，例如化学保险丝，当另一级保护失效时，化学保险丝可以永久关闭。 主保护电路通常采用专用安全 IC。

对于二次保护和稳定性保护电路来说，电池管理IC是理想的选择，因为它们不会增加解决方案的成本。 MICORCHIP的电量计，比如PS501、PS810，可以监控每节电池的电压、电池组电压、电流和温度。 通用输入/输出（GPIO）引脚拥有强大的配置功能，设置、和重置任何可能的电气定量条件。

这种灵活性使得电表能够满足非常复杂的安全要求。 3. 电量计量不仅仅是监测流出电池组的电流。

准确的电力计量应该是一种系统方法，综合考虑典型方式、环境和客户期望。 理想情况下，电池管理IC既能为用户提供良好的工作性能，同时又能为系统提供所需的信息，以便系统做出智能选择，提高系统性能。 智能电量计量算法可以延长系统运行时间和电池寿命，并通过准确检测完全充电和完全放电点来提供额外的安全保障。

它们还能检测并防止电池不平衡和过热。 这些算法可以根据系统情况进行调整，可以减缓电池老化。 他们使用可配置的电池行为模型来确保自放电和正确充电造成的损失。

这些算法可以由客户定制，以便用户只接受相关信息，而不必担心意外关机导致数据丢失。 Microchip的功率计功能增强，使得功率计量更加可靠。 系统意外关机是使用便携设备时最不愉快的事情之一，大多数人应该都有同样的感受。

这会降低客户满意度，并会造成大量数据、时间和金钱的损失。 意外关机一般发生在电池电压降至支持系统电压以下时。 当增加负载时，电池电压会下降，特别是当放电线即将结束的时候，放电曲线的斜率会增加。

为了防止意外关机，Microchip采用了一种基于关机时能量需求信息的算法，如下所示。 功率计自动选择适当的关机点，确保足够的剩余能量，发出警报并向用户保存数据。 随着时间的推移，关闭点也会发生变化。

随着电池的老化，满容量降低，放电曲线的电压也随之变化。 老化算法可以调整关断点，确保电能不会随着电池老化而被浪费。 4.

对于带有可拆卸电池组的系统，应采用安全措施，防止系统在设计不合理的电池下工作。 若系统采用无组织的化学单元，过多或重叠可能会造成不安全状态。 如果不按照制造商的要求使用稳态化学电池，可能会导致性能下降和寿命缩短。

目前多采用简单的机械屏障，如独特的形状规范或连接器，以及来自电池的标志读取标志。 但不幸的是，这些安全措施很容易被突破。 用户真正想要的是一个灵活的系统级解决方案，以确保用户安全、提高系统性能并提供长期可靠性。

Microchip 提供良好的电池验证解决方案 KeeloQ°加密算法，此压缩的64位编码算法可以为业界供应的各种应用、主机和外设提供KEELOQ算法的硬件。 如今，KeeloQ算法已经应用于各种安全系统，例如钥匙门禁系统（汽车行业的重要应用）。 当采用KeeloQ技术进行电池验证时，系统为主机，电池为外围设备。

系统存储制造商代码和随机数生成器。 在电池制造时，会生成唯一的序列号和密钥并存储在内存中，不会更改。 当电池连接到系统时，系统会请求序列号并发送 32 位冠军。

电池将提供相应的序列号并给出32位响应。 由于电池管理系统种类繁多，Microchip 在其电池管理产品和许多 PIC 微控制器中采用了 KeelOQ 技术。 当电池组中使用 Microchip 电源定时功能时，无需额外的硬件即可实现系统安全功能。

如果电池组中没有功率计，可以使用 PIC 单片机作为 KeeloQ 外围硬件。 支持KeeloQ技术的主机硬件包括处理器、电量和充电器。 .