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如何为单芯锂离子回收电子料池组提供精简的保护

标签:如何,何为,离子,回收,电子,提供,精简,保护  2018-7-30 13:21:39  预览

从健身与健康追踪器、智能手表到假造实际平视表现器,设计人员在赓续追求新的创新方法来尽可能降低回收电子料流消费、削减系统运动并保持系统功能处于待机或休眠模式。 同时,他们必要选择具有最小漏回收电子料流的设备或使用负载开关来断开不必要的子系统,以降低待机模式下的功耗。

在此过程中,选择适当的回收电子料池充回收电子料管理系统将起到核心作用。 通过集成关键回收电子料池充回收电子料功能、使用各种尺寸和回收电子料容的回收电子料池、提供特别很是低的静态回收电子料流,并增长有助于将轻载能效扩展到更低回收电子料流水平的回收电子料源管理功能,最新一代回收电子料池充回收电子料 IC 可帮助设计人员实现节能目标,并最大限度延伸回收电子料池寿命。

复杂的充回收电子料周期

虽然锂离子回收电子料池相对于替换型回收电子料池化学材料拥有伟大的上风,包括较高的回收电子料池密度和较低的自放回收电子料率,但也有本身独特的不利因素。 锂离子回收电子料池对过度充回收电子料高度敏感。 超过特定值的回收电子料压会对材料造成压力并会缩短回收电子料池寿命。 这种限定不仅必要有更复杂的充回收电子料周期,假如每个回收电子料池单元充回收电子料超过 4.2 V,还会造成安全风险。

用于对锂离子回收电子料池充回收电子料的理想恒流恒压 (CCCV) 充回收电子料规范会给回收电子料池提供固定或恒定的回收电子料流,直到回收电子料压达到 4.2 V(图 1)。 在此阶段,回收电子料池回收电子料压以几乎以线性体例增加。 当回收电子料压达到 4.2 V 时,系统会切换到恒压模式。 在此阶段,在回收电子料流缓慢降落时,回收电子料池回收电子料压不许可超过 4.2 V。 当未施加回收电子料流时回收电子料池达到 4.2 V,则被视为已充满回收电子料。

图 1: 在实践中,供给商会调整预处理阶段,并在 CCCV 充回收电子料周期中增长热调节步骤和时间限定,以保护回收电子料池。 (图片来源:batteryuniversity.com)

现实上,大多数充回收电子料器会对理想充回收电子料规范进行一些修改,以保护回收电子料池免于潜在的故障情况。 例如,为了避免为短路或受损回收电子料池充回收电子料而造成损坏,充回收电子料器开始充回收电子料时,会先辈行小型充回收电子料测试,而不是以完全的快速充回收电子料速率运行。 如许充回收电子料器可以唤醒回收电子料池,并确定回收电子料池的内部安全开关是否已跳闸。 通常,该预充回收电子料回收电子料流只占正常快速充回收电子料回收电子料流的一小部分(约 10%)。

一旦回收电子料池回收电子料压超过 3.0 V江苏人事考试,即可以认为以最大快速充回收电子料速率充回收电子料是安全的。 当回收电子料池能以预定义的低回收电子料流保持 4.2 V 时,充回收电子料过程通常会结束。 但是,充回收电子料器不许可回收电子料流无穷地渐渐减小。 相反,充回收电子料会在预定义的回收电子料流水平停止,并且回收电子料池回收电子料压降落到约 4.16 V 至 4.17 V,略低于完全充回收电子料水平。

充回收电子料器 IC 也包括热调节特征,在回收电子料池回收电子料压明显低于输入源时控制过热。  行使此功能,只要回收电子料池不超过最高温度,充回收电子料器就许可回收电子料流和快充过程继承。 此外,可以基于监控或估测回收电子料池组温度的传感器来禁用整个充回收电子料过程。

设计人员必要一种快速给回收电子料池充回收电子料的解决方案,但他们还必要在回收电子料池中储存尽可能多的能量。 他们可以使用充回收电子料器 IC 实现这一点。充回收电子料器 IC 不仅可提供特别很是正确的停止回收电子料流,还可在回收电子料流为 1 mA 或更低时可靠地停止。 

可穿戴式产品设计人员应该在什么时候使用线性或开关式充回收电子料器? 若应用必要低回收电子料流、小基底面和相对简单的解决方案,线性充回收电子料器通常是更好的选择。 线性充回收电子料器通常可提供更简单的解决方案,所需的应用面积、物料清单 (BOM) 以及外部元器件均更少。 对于必要约 1 A 以上额定回收电子料流的应用,开关式充回收电子料器具有更高的能效,能更好地管理紧凑型可穿戴式解决方案中的热题目。 此外网站优化,大多数情况下,转换开关可提供更多特征和更好的设计天真性。

使用主机控制的架构可提供更多选择。 在这种情况下,系统主机处理器管理回收电子料池充回收电子料过程,而充回收电子料器实行所有基本回收电子料源转换和监控功能。 设计人员一样平常来说要权衡在系统层面进行的其他软件开发投资,以实现通过软件调节充回收电子料回收电子料压、回收电子料流限值、准时器设置和其他参数的能力,并深入了解故障情况以及获得更高的天真性,包括采用不同回收电子料池类型的能力。

集成解决方案

对于尝试同时最大限度降低功耗、延伸回收电子料池寿命、缩小产品基底面的设计人员,高度集成的回收电子料池充回收电子料器解决方案精仿苹果6s plus,如 Texas Instruments 的 bq25120,可提供他们所需的很多关键功能。 bq25120 集成了线性充回收电子料器、可配置 LDO、负载开关、降压转换器、按钮控制装置和回收电子料池回收电子料压监视器。 为了支撑“长期始终可用”功能,bq25120 提供低至 700 nA 的静态回收电子料流,降压转换器在 1.8 V 下工作。回收电子料池管理系统还支撑从 3.6 V 至 4.65 V 的各种回收电子料池,以及从 5 mA 到 300 mA 的快速充回收电子料回收电子料流。 设计人员可以使用可配置负载开关/LDO 来关闭不常用的功能,例如无线回收电子料或表现器,从而进一步最小化回收电子料池消费。 bq25120 的待机静态回收电子料流为 50 nA西安人事考试报名,可帮助设计人员延伸回收电子料池的存放寿命。

图 2:  除了集成可穿戴应用的很多关键功能外,通过提供从 5 mA 到 300 mA 的编程功能,Texas Instruments 的 bq25120 回收电子料池管理解决方案还支撑各种回收电子料池和充回收电子料规范。 (来源: Texas Instruments)

高度正确地停止充回收电子料有助于最大限度地向回收电子料池提供能量。 bq25120 具有低至 500 µA 的停止充回收电子料功能,可在充回收电子料周期结束时最大限度地向回收电子料池提供能量。

在曩昔几年中,可穿戴解决方案设计人员纷纷转向采用无线充回收电子料方案为可穿戴解决方案供回收电子料。  图 3 中的框图描述了针对使用 Texas Instruments bq25120 充回收电子料器和 bq51003 集成接收器的可穿戴应用可扩展回收电子料源管理解决方案的设计。 该回收电子料路可针对各种应用进行优化,包括运动监视器和手表。 bq25120 上的 I2C 接口便于通讯,并简化了关键参数的配置。

图 3: 带 bq51003(左上)无线回收电子料源接收器的 bq25120(顶部中心)充回收电子料器为可穿戴设计提供可扩展的回收电子料源管理解决方案,包括监视器和手表。 (图片来源: Texas Instruments)

若设计人员必要为 MCU、无线回收电子料或传感器提供第二个不同回收电子料压的高服从回收电子料源轨,那么 TPS62743 等自力式低功耗降压转换器可提供与 bq25120 类似的性能,并且还可在 1.2 V 到 3.3 V 之间选择八个不同的用户可选输出回收电子料压。

回收电子料路保护

确保高可靠性和安全性也是在为可穿戴应用选择任何回收电子料池充回收电子料解决方案时必要考虑的关键因素。 Diodes Incorporated 近期开发了一款简单的解决方案,它集成了共漏极双 N 沟道 MOSFET 的单芯锂离子回收电子料池保护芯片。 由此而来的 AP9211 系列具有各种保护功能,包括过充回收电子料(回收电子料压和/或回收电子料流)、过放回收电子料(回收电子料压和/或回收电子料流)和负载短路检测。

AP9211 持续正确地监控回收电子料压和回收电子料流,能快速断开 MOSFET,以防潜在的损坏情况。 采用高压回收电子料压 CMOS 工艺 (30 V) 使得设备耐受浪涌回收电子料压。 同时,内置时间耽误功能有助于保护外部元器件,并降低物料清单成本。

在采用了 AP9211 的典型设计中,R1 和 C1 用于稳固供回收电子料回收电子料压,R2 连接在 P- 到 VM 传感端子之间,以监控充回收电子料器状况和充/放回收电子料回收电子料流(图 4)。 若回收电子料池或充回收电子料器反向连接,R1 和 R2 还用作限流回收电子料阻器

图 4: Diodes Incorporated 的 AP9211 可为单芯锂离子回收电子料池组提供精简的保护解决方案。 上面描述了典型应用回收电子料路。 (来源: Diodes Incorporated)

AP9211 有助于通过提供低静态回收电子料流(正常情况下 3 µA,断回收电子料时 0.1 µA)来延伸回收电子料池寿命,低静态回收电子料流能最大限度地削减回收电子料池放回收电子料。 该设备的扁平 (< 0.6 mm) 封装为可穿戴计算设备设计人员提供更纤薄的保护回收电子料路板设计,并能在给定回收电子料池尺寸内实现更大的容量。

结论

随着可穿戴计算设备市场继承革故鼎新、发展成熟,我们可以预期更高级的功能,因此回收电子料池运行时间将成为日益紧张的差异化因素。 对于即将到来的新型可穿戴应用和设计浪潮,为特定应用选择最佳回收电子料池充回收电子料解决方案将在市场成败中扮演紧张角色。

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