?? 基于ps501的智能電池系統(tǒng)電子電路圖電路原理圖電子(ic)行業(yè)信息網(wǎng)(www_555dz_com).htm
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src="基于PS501的智能電池系統(tǒng)電子電路圖電路原理圖電子(IC)行業(yè)信息網(wǎng)(www_555DZ_com).files/070126110320916.gif"><BR>表1
鋰電池放電結(jié)束電壓查找表</P>
<P dir=ltr>● SMBus接口/SBdata命令</P>
<P dir=ltr> PS501包括一個(gè)符合SMBus
v1.1協(xié)議的SMBus通信引擎，目前所有的筆記本電腦與筆記本電池的通信都遵循這個(gè)通信協(xié)議。SMBUS是I2C通信協(xié)議的一個(gè)子集，使用帶有I2C
通信接口的處理器或者用軟件模擬I2C通信接口的方法，都可以很容易地讀取PS501的SBdata數(shù)據(jù)，應(yīng)用到不同的電子產(chǎn)品中。</P>
<P dir=ltr>● 精確的集成時(shí)基</P>
<P dir=ltr>
PS501帶有一個(gè)高精度硅振蕩器，無需外接時(shí)鐘振蕩器即可進(jìn)行自放電定時(shí)和容量計(jì)算的精確定時(shí)。這個(gè)內(nèi)部硅振蕩器在電池組生產(chǎn)時(shí)可以由用戶進(jìn)行校準(zhǔn)。</P>
<P dir=ltr>● 溫度檢測(cè)</P>
<P dir=ltr>
當(dāng)PS501緊靠被監(jiān)控的電池時(shí)，可采用片內(nèi)集成的溫度傳感器以減少器件數(shù)目，用戶也可選擇通過器件提供的引腳外接熱敏電阻進(jìn)行溫度監(jiān)控。同時(shí)PS501可以支持內(nèi)外兩個(gè)傳感器分別進(jìn)行采樣，監(jiān)測(cè)兩個(gè)不同地方的溫度，并可以通過GPIO做出不同條件的溫度保護(hù)。</P>
<P dir=ltr>● 通用I/O</P>
<P dir=ltr>
PS501提供12個(gè)可編程數(shù)字輸入/輸出引腳。其中8個(gè)引腳可用作LED輸出以顯示充電狀態(tài)(SOC)，或直接控制外部充電
電路，或?yàn)殇囯x子電池組提供額外的安全保護(hù)。當(dāng)然，它們也可用作通用輸入/輸出引腳。在這些引腳中，有兩個(gè)I/O是開漏輸出引腳，因此可用于直接驅(qū)動(dòng)
FET或其他高電壓應(yīng)用。</P>
<P dir=ltr>
在PS501內(nèi)部提供的最大8.4mA平衡電流不足以滿足大容量電池包的平衡功能需要時(shí)，PS501可以通過通用
I/O控制外部的平衡電路，實(shí)現(xiàn)用戶自定義大小的平衡電流控制。此外通用
I/O還可以用作電池低容量工作時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器作低電量聲音提示。</P>
<P><STRONG>工作模式</STRONG></P>
<P>
PS501有4種工作模式：運(yùn)行模式、采樣模式、低電壓休眠模式和閑置休眠模式。每種模式都有特定的進(jìn)入和退出條件，四種模式的功耗各不相同。</P>
<P><BR>● 運(yùn)行模式：PS501在電池組在充電或放電的過程中工作在這種模式。</P>
<P>
運(yùn)行模式是功耗最大的工作模式。在運(yùn)行模式中，一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)所有測(cè)量和計(jì)算進(jìn)行一次。在每個(gè)測(cè)量周期，依次對(duì)電流、電壓和溫度進(jìn)行測(cè)量。例如：當(dāng)筆記本電腦在工作或充電時(shí)，PS501的工作電流為200μA。</P>
<P>● 采樣模式：PS501在電池組既沒有充電也沒有用電的情況下進(jìn)行采樣模式。</P>
<P>
采樣模式中，充電狀態(tài)的計(jì)算、SMBus請(qǐng)求等操作仍將按照正常運(yùn)行模式的頻率進(jìn)行，不同的是每隔多個(gè)采樣周期才進(jìn)行一次測(cè)量。器件總功耗得以顯著降。例如：筆記本電腦在關(guān)機(jī)時(shí),
PS501的工作電流為100μA。</P>
<P>● 低電壓休眠模式：電池組電壓測(cè)量值低于用戶的預(yù)設(shè)數(shù)值時(shí)，器件進(jìn)入休眠模式。</P>
<P>
處于休眠模式的PS501不再進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。電量計(jì)顯示器不工作，SMBus上的通信被忽略，只有當(dāng)滿足了喚醒條件時(shí)器件才可退出休眠模式。休眠模式是功耗最低的模式之一，用于電池徹底放電后保存電池能量，此時(shí)PS501的工作電流可以低至1μA。</P>
<P>● 閑置休眠模式：對(duì)于需要長期儲(chǔ)存的電池組，可采用閑置休眠模式。</P>
<P>
該模式下，無論電壓值的大小，PS501都將進(jìn)入低功耗休眠模式。用SMBus命令可使器件進(jìn)入該模式。此時(shí)PS501的典型功耗可以低至
1μA。當(dāng)SMBUS總線有上拉電平退出該模式。該模式應(yīng)用于電池包在長期儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^程節(jié)省電量。如：筆記本電腦電池在生產(chǎn)后到用戶第一次使用
這個(gè)過程PS501可以設(shè)置工作在這種模式。</P>
<P><STRONG>電池平衡</STRONG></P>
<P>● 電池平衡功能的必要性</P>
<P>
當(dāng)一個(gè)串聯(lián)電池包中的電池芯中有電池芯的容量與其他串聯(lián)的電池芯片不同時(shí)，會(huì)體現(xiàn)為在電池組充滿或放完時(shí)串聯(lián)電池芯之間的電壓不相同。這種情況下導(dǎo)
致在電池組充電的過程中，電壓過高的電池芯提早觸發(fā)電池組過充電保護(hù)，而在放電過程中電壓過低的電池芯導(dǎo)致電池組過放電保護(hù)，從而使電池組的整體容量明顯
下降，整個(gè)電池組體現(xiàn)出來的容量為電池組中性能最差的電池芯的容量。</P>
<P>● PS501的內(nèi)部平衡功能</P>
<P>
PS501片內(nèi)具備電池平衡負(fù)載，用以從具有較高電壓的電池抽取多余的電流,消耗多余的電量，實(shí)現(xiàn)電池平衡。根據(jù)電池電壓大小的不同，內(nèi)部的多個(gè)
500Ω電阻將從每節(jié)電池抽取最多
8.4mA的電流。電池平衡算法將對(duì)單個(gè)電池的電壓以及它們之間的電壓差進(jìn)行監(jiān)視。對(duì)于容量較小，而且電池芯的性能及一致性較好的電池組，可以選擇使用內(nèi)
部平衡功能。</P>
<P>● PS501的外部平衡控制功能</P>
<P>
當(dāng)電池組的容量較大，并且電池芯的性能和一致性較差的情況下，PS501片內(nèi)的平衡電路無法有效地起到電池平衡功能。這種情況下，可以使用
PS501的可編程I/O并通過芯片外部的簡單元件實(shí)現(xiàn)大電流的電池平衡功能，參考應(yīng)用電池見圖5。這樣，通過改變分流電阻的阻值，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同平
衡電流，通常在一些應(yīng)用中將其設(shè)為100mA以上。這個(gè)功能特別適用于使用國產(chǎn)大容量電池芯的電動(dòng)車、電動(dòng)工具、外置電池包等應(yīng)用。</P>
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src="基于PS501的智能電池系統(tǒng)電子電路圖電路原理圖電子(IC)行業(yè)信息網(wǎng)(www_555DZ_com).files/070126110320917.gif"><BR>圖5
PS501外置電池平衡電路</P>
<P><STRONG>PS501的典型應(yīng)用電路</STRONG></P>
<P> PS501的典型應(yīng)用電路見圖6。</P>
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PS501典型應(yīng)用電路</P>
<P>●
電量計(jì)量功能：PS501直接對(duì)四串鋰電池進(jìn)行電壓采樣，電流的采樣通過串在主回路中的采樣電阻的兩端的電壓降得知。溫度采用片內(nèi)傳感器。</P>
<P>●
一次保護(hù)功能：鋰離子電池在過充電和過放電、過流、過溫等情況下都有可能會(huì)損壞電池和用電設(shè)備，并有發(fā)生電池爆炸或著火的危險(xiǎn)。本方案使用專用的電池保護(hù)
芯片如SEIKO公司的S-8254或MITSUMI公司的MM1414和PS501共同控制充電和放電保護(hù)MOSFET，實(shí)現(xiàn)雙重一次保護(hù)功能。</P>
<P>●
二次保護(hù)功能：在一次保護(hù)沒有正確保護(hù)，并且電池于危險(xiǎn)的前提下，PS501可以控制熱熔保險(xiǎn)絲，將其熔斷從而避免發(fā)生電池爆炸或著火的危險(xiǎn)。</P>
<P>● 通信：主機(jī)通過SMBUS與PS501通信，讀取電池的各種信息。</P>
<P>● 電池平衡：使用片內(nèi)電池平衡功能。</P>
<P><STRONG>PS501的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)</STRONG></P>
<P> 圖7是基于PS501的智能電池組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。</P>
<P align=center><IMG alt=""
src="基于PS501的智能電池系統(tǒng)電子電路圖電路原理圖電子(IC)行業(yè)信息網(wǎng)(www_555DZ_com).files/070126110320919.jpg"><BR>圖7
PS501的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)</P>
<P> 電池組形式：3串2并(3S2P)容量4000mAH</P>
<P> 充電設(shè)置：恒流為3000mA、恒壓為12600mV，停充條件為電流小于100mA。</P>
<P> 放電設(shè)置：恒流為4500mA，停放條件為包電壓低于9000mV。</P>
<P> 測(cè)試結(jié)果：</P>
<OL>
<LI>PS501準(zhǔn)確地計(jì)算出電池組的容量，保證運(yùn)行時(shí)間。<BR>
<LI>在充電過程中可以實(shí)時(shí)記錄獲得的容量，并且在電池充滿時(shí)計(jì)算出的電池容量與實(shí)際的電池容量4000mAH相符。<BR>
<LI>放電過程中，準(zhǔn)確記錄放出的電量，并且在電池放光時(shí)，計(jì)算出的容量為0保證用電設(shè)備能及時(shí)存盤，關(guān)機(jī)。并獲得電池使用的最大容量。
</LI></OL>
<P><STRONG>結(jié)語</STRONG></P>
<P>
基于PS501的智能電池系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確地計(jì)算電池組的剩余容量和報(bào)告電池的狀態(tài)，從而確保用電設(shè)備運(yùn)行的可靠性以及最大化電池的使用時(shí)間。
PS501的GPIO可以實(shí)現(xiàn)電池靈活的保護(hù)功能，確保電池的使用安全，同時(shí)內(nèi)置電池平衡電路以及外部的電池平衡控制功能保證了電池組的電壓平衡，大大延長了電池的使用時(shí)間和壽命，這個(gè)功能對(duì)國產(chǎn)電池芯尤其實(shí)用。</P>
<P></P>
<P><BR> </P>(
)</TD></TR>
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