如何實(shí)現高效的遠程電池監控系統
在能量收集應用中，當來(lái)自環(huán)境源的能量減少到低于有用水平時(shí)，備用電池在維持功率輸出方面起著(zhù)關(guān)鍵作用。為了保持電池性能和安全性，這些應用需要能夠將電池狀態(tài)和故障狀態(tài)傳達給中央服務(wù)器和操作員。特別是，電池組的安全操作需要仔細監控以檢測可能導致電池故障的電池缺陷，短路和劣化。例如，與鋰離子電池組相關(guān)的安全問(wèn)題正在推動(dòng)對連續電池監測和故障的快速通信的需求以及能夠在嚴重故障發(fā)生之前進(jìn)行干預的人類(lèi)操作員的潛在問(wèn)題。
設計人員可以利用IC制造商提供的可用設備實(shí)現高效的遠程電池監控功能，包括ADI公司，Atmel公司，凌力爾特公司，Maxim Integrated公司，Silicon Labs公司和德州儀器公司。
遠程電池監控子系統將基于MCU的電池監控和無(wú)線(xiàn)通信功能與低功耗RF收發(fā)器或具有集成無(wú)線(xiàn)功能的MCU相結合，將電池狀態(tài)傳輸到中央設施（圖1）。
圖1：遠程電池監控解決方案依靠帶集成ADC的MCU來(lái)測量電池電壓并通信電池使用成對的RF收發(fā)器（A）或集成無(wú)線(xiàn)功能（B）的狀態(tài)。對于要求更高的應用，專(zhuān)用電池管理IC提供額外的細節和保護（德州儀器提供）。
在許多應用中，帶有集成ADC的低功耗MCU可以提供所需的單元監控級別，測量單元電壓并執行軟件程序來(lái)識別故障。德州儀器（TI）MSP430F2012和MSP430F2013 16位MCU將低功耗運行與集成ADC，模擬比較器，存儲器和串行接口相結合。工程師可以選擇采用MSP430F2012的10位ADC，或采用MSP430F2013的16位sigma-delta ADC，以滿(mǎn)足需要更高分辨率測量的應用。
與TI的CC2500 2.4 GHz收發(fā)器或CC2520 ZigBee收發(fā)器配合使用，TI等集成MCU可提供完整的遠程電池監控解決方案。另外，設計人員可以選擇Silicon Labs SI1031 MCU等MCU，它集成了高速8051內核，12位ADC，存儲器，多個(gè)數字外設和ISM頻段收發(fā)器。 Silicon Labs SI1021還提供集成的LCD控制器，以支持本地顯示功能。
專(zhuān)為電池管理而設計，Atmel ATMEGA32HVB將公司的AVR 8位MCU與12位ADC，18位庫侖逆流ADC和存儲器相結合，可監控多達4個(gè)鋰離子電池，電流，大電流和短路故障（圖2）。 Atmel設計了ATMEGA32HVB，以便在引腳短路，充電器連接不良，軟件錯誤或由電池組或VCC短路引起的電源斷電時(shí)為電池提供安全保護。該器件還提供外部保護輸入，允許工程師使用外部組件實(shí)現專(zhuān)門(mén)的電池保護功能。
圖2：Atmel ATMEGA32HVB MCU將8位MCU內核與專(zhuān)用片上電路相結合，可監控多達4個(gè)鋰離子電池（Atmel提供）。
在運行中，ATMEGA32HVB上運行的軟件可以使用兩個(gè)外部熱敏電阻輸入通道監控單個(gè)電池電壓，以及片上溫度和外部溫度。庫侖計數器累積充電和放電電流，以13位分辨率報告高分辨率或瞬時(shí)電流測量的累積電流。
對于具有大型電池組或需要更深電池保護的應用的系統，工程師可以利用各種電池管理IC來(lái)監控電池組的關(guān)鍵性能參數，并在出現故障時(shí)向MCU提供信號。先進(jìn)的電池管理IC，如ADI公司的AD8280，凌力爾特公司的LTC680x，Maxim Integrated MAX1492x和德州儀器公司的BQ76PL536，旨在監控通常用于能量存儲和電源備份的能量收集應用的大型電池組。此類(lèi)器件通常集成了高分辨率ADC，精密電壓基準，高壓輸入多路復用器和用于與主機MCU通信的串行接口。
ADI公司的AD8280支持多達六個(gè)鋰離子電池，并提供獨特的自測功能，專(zhuān)為高可靠性應用而設計。在自測模式下，AD8280產(chǎn)生內部故障條件，并將結果與預期結果進(jìn)行比較，如果自檢失敗則發(fā)出警報。
凌力爾特公司的器件LTC680x系列可同時(shí)監控多達12個(gè)鋰離子電池。雖然LTC6801和LTC6802器件專(zhuān)為鋰離子電池監測而設計，但LTC6803支持鋰離子電池，超級電容器和多化學(xué)電池監測，而LTC6804則支持鋰離子和鎳氫電池監測。
Maxim Integrated的MAX1492x系列通過(guò)MAX14920支持多達12個(gè)鋰離子電池，MAX14921支持多達16個(gè)電池。德州儀器（TI）BQ76PL536 IC最多支持六個(gè)鋰離子電池。
此類(lèi)中的所有設備都提供以菊花鏈方式連接多個(gè)設備以監控大量單元的功能。工程師可以垂直堆疊德州儀器BQ76PL536，以監控多達192個(gè)鋰離子電池，而無(wú)需IC之間的隔離元件。與許多此類(lèi)器件一樣，BQ76PL536提供高速串行外設接口（SPI）總線(xiàn)，可與MCU（如TI MSP430F5529低功耗16位MCU）進(jìn)行通信。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持
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描述
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由于采用了內部 PMOSFET 架構，加上防倒充電路，所以不需要外部檢測電阻器和
隔離二極管。熱反饋可對充電電流進(jìn)行自動(dòng)調節，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對芯片溫度加以限制。充滿(mǎn)電壓固定于 4.2V，而充電電流可通過(guò)一個(gè)電阻器進(jìn)行外部設置。當電池達
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