如何在鋰離子電池設(shè)計中實現(xiàn)運輸節(jié)電模式
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2019-04-23 15:14:45
什么是運輸節(jié)電模式,為何需要它?
運輸節(jié)電模式是產(chǎn)品消耗電池電流的狀態(tài)。消費者希望在購買電池供電產(chǎn)品后能夠立即使用它們。這意味著電池在運輸期間和保質(zhì)期內(nèi)必須保持一定容量,這可能需要幾個月甚至更長時間。
鋰離子電池已成為設(shè)計師的熱門選擇,因為它們可充電、支持高功率要求且極其輕便。但是,與非充電電池不同,您不能在使用鋰離子電池的產(chǎn)品上放置塑料拉片。因此出于安全考慮,您希望避免使用這些電池。這意味著我們需要找到替代解決方案,以便在處于通斷狀態(tài)的產(chǎn)品中實現(xiàn)運輸節(jié)電功能。
您可能想知道為何當(dāng)“運輸節(jié)電”只發(fā)生時您就應(yīng)該關(guān)注運輸節(jié)電模式,但這并不完全正確。運輸節(jié)電模式是產(chǎn)品消耗靜態(tài)電流的狀態(tài),同時等待用戶按下按鈕導(dǎo)通產(chǎn)品。例如,德州儀器的BQ25120A主動監(jiān)控待插入的適配器或按鈕輸入,同時消耗2 nA的典型電流。
我們經(jīng)常建議設(shè)計人員在產(chǎn)品即將出廠裝箱、產(chǎn)品正在使用且電池電量不足、以及產(chǎn)品正在使用且用戶想關(guān)閉產(chǎn)品時實施運輸節(jié)電模式。
BQ25120A系列產(chǎn)品充電器的運輸節(jié)電模式使用按鈕接口實現(xiàn),如圖2所示。按鈕輸入(/MR)在內(nèi)部上拉至VBAT管腳。當(dāng)器件處于運輸節(jié)電模式且用戶按下/MR按鈕時,產(chǎn)品將退出運輸節(jié)電模式。
您無需在此管腳上使用電容,因為信號在內(nèi)部已消除故障,但通常其在某些原理圖中可見。若開關(guān)暴露給用戶,您可選擇使用瞬態(tài)電壓抑制二極管進(jìn)行保護(hù)。/MR管腳上的低電壓讀數(shù)轉(zhuǎn)換為“ 按下按鈕”動作。連接到微控制器(MCU)以驅(qū)動/MR管腳時要小心,因為/MR管腳上的電壓被拉至電池電壓本身。通常采用N通道金屬氧化物半導(dǎo)體來模擬無按鈕系統(tǒng)中MCU的“按壓”動作。
當(dāng)產(chǎn)品即將裝箱時,EN_SHIPMODE命令通過I2C發(fā)送,器件等待進(jìn)入運輸節(jié)電模式,直至VIN(充電器)斷開,如圖3所示。
圖 3:工廠生產(chǎn)線運輸節(jié)電模式圖例
我看到生產(chǎn)線上存在很多挑戰(zhàn)。在實驗室中運行很有效,但在一條生產(chǎn)線上每小時生產(chǎn)幾百種產(chǎn)品時,這可能是另一回事。產(chǎn)品處在夾具上,若VIN適配器未彈回,裝配工無法正確拉出產(chǎn)品。當(dāng)VIN看似重新插回時,充電器將退出運輸節(jié)電模式。這種情況下,如何確保產(chǎn)品處于運輸節(jié)電模式?
答案很簡單:VIN存在時,設(shè)置EN_SHIPMODE命令。一旦產(chǎn)品離開為VIN供電的夾具,將/CD管腳抬升,以執(zhí)行運輸節(jié)電模式命令,且在裝箱前將器件置于運輸節(jié)電模式,如圖4所示。在所有這些序列中,/MR被推動,以顯示該器件確實進(jìn)入了運輸節(jié)電模式。
圖 4:一家?guī)в袕椥赃m配器的工廠中的運輸節(jié)電模式圖例
當(dāng)產(chǎn)品電池電量不足時,通常的掉電方式是保留一些備用容量,然后進(jìn)入運輸節(jié)電模式。當(dāng)用戶按下按鈕時,器件可以讀取電池電量。若電池電量過低,產(chǎn)品可能會顯示警告并返回到運輸節(jié)電模式,如圖5所示。例如,使用BQ25120A時,可使用單個寄存器寫入發(fā)送運輸節(jié)電模式命令,如圖6所示。
圖 5:產(chǎn)品喚醒程序
圖 6:通過I2C命令進(jìn)入運輸節(jié)電模式
此外,要創(chuàng)建電源通斷按鈕,您仍然可使用/MR管腳,通過配置MRREC寄存器以進(jìn)入運輸節(jié)電模式,并編程按鈕的持續(xù)時間,以確定需要保持低電平的時長;您剛剛創(chuàng)建了一個斷電按鈕。若要重新喚醒,請再次按下按鈕,如圖7所示。
圖 7:電源通斷按鈕
希望本文能讓您了解如何使用充電器上的某些功能,并準(zhǔn)備好在您的下一個產(chǎn)品中實現(xiàn)運輸節(jié)電模式!如有任何問題,請訪問德州儀器在線支持社區(qū)論壇。
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