單節(jié)鋰離子電池智能管理電路

圍繞英集芯IP5328P 電源管理 IC 構(gòu)建的單節(jié)鋰離子電池智能管理電路。具有充電狀態(tài) (SoC) 預(yù)測(cè)和電池保護(hù)功能。

詳細(xì)說明
鋰離子（包括鋰離子聚合物）電池在任何電池供電的電路中仍然是棘手的組件，因?yàn)樗鼈兊姆烹娐氏喈?dāng)平坦。這意味著電池在 75% 到 25% 的電量之間將具有幾乎恒定的輸出電壓，因此很難估計(jì)電池的充電狀態(tài) (SoC)。然而，估計(jì)剩余電量的能力對(duì)于設(shè)計(jì)使用能量收集器的電子設(shè)備至關(guān)重要，尤其是那些基于互補(bǔ)平衡能量收集原理的電子設(shè)備。

由于非常平坦的放電曲線，鋰離子電池的 SoC 估計(jì)需要比幾個(gè)比較器和電壓基準(zhǔn)更多的努力。最好的方法使用復(fù)雜的軟件算法來實(shí)現(xiàn)卡爾曼濾波，以隨著時(shí)間的推移提高初始 SoC 估計(jì)的準(zhǔn)確性。可以在微控制器中實(shí)現(xiàn)這些功能，但幸運(yùn)的是，CellWise 發(fā)布了一款可以做到這一點(diǎn)的 IC：CW2015。它只不過是一個(gè)帶有 ADC 和 I²C 接口的微控制器，但經(jīng)過預(yù)編程，使其更易于使用。與其他解決方案相比，CW2015 的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它不依賴焦耳計(jì)數(shù)來進(jìn)行估算，這意味著不需要測(cè)量流入或流出電池的電流，從而節(jié)省了分流電阻。

鋰離子電池的另一個(gè)問題是它們的電壓范圍在 3.0V 和 ca 之間。4.2V，因此以 3.3V 運(yùn)行的電路需要降壓-升壓轉(zhuǎn)換器而不是簡(jiǎn)單的 LDO。為了解決這個(gè)問題，Injoinic 的 IP5328P 在此設(shè)計(jì)中用作開關(guān)模式（降壓）電池充電器和升壓轉(zhuǎn)換器，共享相同的電感器。這使得充電過程比線性充電器（僅使用線性晶體管實(shí)現(xiàn)電流源）更有效。最重要的是，它可以在大電流下充電，而不會(huì)冒充電器過熱的風(fēng)險(xiǎn)。在升壓模式下，IP5328P 能夠在 5V 下維持 3A 的連續(xù)輸出電流。擁有超過 15W 的輸出功率，這使得直接為像 Raspberry Pi 這樣的 SBC 供電非常容易。IP5328P 還實(shí)現(xiàn)了電池的溫度監(jiān)控，使用 kapton 膠帶將外部 NTC 粘貼到電池組上。可以使用在 25°C 時(shí)電阻為 100kΩ 的任何 NTC。一種方便的通孔類型是 MF52A104F3950。

直接連接到電池的電路面臨的一個(gè)問題是，從電池汲取的靜態(tài)電流 (Iq) 可能會(huì)隨著時(shí)間的推移耗盡它，要么破壞它，要么無限期地降低其容量。為避免這種情況，已插入串聯(lián) MOSFET 作為電子開關(guān)，以在電池電量耗盡時(shí)斷開電池。負(fù)責(zé)欠壓鎖定監(jiān)控（UVLO）的是Fortune Semi著名的DW01。

電池連接器是 XH 系列的 2.5 mm 間距雙極 JST 連接器，這是電池端子非常常見的選擇。當(dāng)然要注意極性！

可以使用任何具有 I²C 接口的外部微控制器讀取電池的 SoC。板上有上拉電阻。I²C 接口為 3V且不支持 5V！

附件包含：

• PCB
• 原理圖
• BOM等

* 以上內(nèi)容翻譯自網(wǎng)絡(luò)，原作者：YANNICK VERBELEN，如涉及侵權(quán)，可聯(lián)系刪除。