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在嵌入式系统中锂电池的应用概况

在嵌入式系统中锂电池的应用

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王莉

2020-12-31 11:13:38
  对于我们更加重要的是理解系统方案。所以我们需要首先看一下通用的系统框图。
  
  通用电池管理系统框图
  让我们从一般的工作模式开始。载板上的 计算机模块和外设由电池组供电。电池组具有电压保护和电池单元平衡功能。这取决于你的电池组,可能这些功能已经集成其中。如果你使用的是由两个电池单元串联而成的 2S1P 电池组,那么这些功能需要在载板上实现。电量计测量电池的电流和电压。通过充电计量(库伦)可以知道实际的充电状态。稳压器确保为威廉希尔官方网站 提供所需的电压,而不受电池电压变化的影响。电压转换器的输入电压至少需要拥有和电池同样的范围。让我们来考虑下几个要点。根据不同的电池电压,转换拓扑可能是降压、升压甚至降压-升压转换器。转换器需要能够提供足够的电流输出并且较低的功率耗散。在待机模式下需要保持极低的功耗,这一点非常重要,否则电池将会随着时间推移而被放电。
  我们如何进行充电?外部电源用于电池充电。我们需要一个充电方案来实现衡流和衡压充电方式。为了使用衡流充电,充电方案必须提供高于电池现有电压的充电电压。很简单,再也没有比智能稳压器更好的选择了。关于输入和输出电压、功率耗散和拓扑的设计问题也都是一样。我可举个例子,两节串联的电池组需要使用 9v 或者 12v 外部电源充电。电池充电器只需要使用降压转换器拓扑即可。假设我们的外设和芯片只需要 3.3V 供电,那么也只需要使用输入电压为 5V 到 8.4V 的降压拓扑的电压转换器。针对嵌入式设备,我建议使用 2 单元串联配置,这些设备通常只需要 3.3V 和 5V 电压。第二个 DC/DC 转换器可用于 5V 输出。如果只使用一个电池单元,将会变得复杂。因为其需要降压-升压转换器。我推荐只使用一个电源,这可以用一个简单的充电 IC。但最终这还是由你的应用决定。当你的市场团队需要使用 USB 充电功能时,这也将稍微复杂些。我将会在下一部分的内容中提及这种需求。
  在我们简化的通用锂电池管理系统中,你可以找到电池、充电器、DC/DC 转换器之间的切换威廉希尔官方网站 。对于这种切换威廉希尔官方网站 的需求却决于当嵌入式设备在运行期间,你是否想要将完全充电的电池从外部供电威廉希尔官方网站 隔离出来。我建议在充电之后隔离电池和嵌入式系统以及外部供电威廉希尔官方网站 ,避免额外的损耗。 计算机模块和充电管理芯片通信获得所有的状态和设置信息。当然,我在博文中没法覆盖所有各种电池管理系统。例如,有些电池组中已经集成了部分威廉希尔官方网站 。这种情况下,电池组一般会提供通讯接口。
  我希望我已经阐明了基本的电池管理组件,以便您有一个清晰的概念。现在可以更加容易地理解上面链接的内容,为您的设计选择合适的方案。
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