最大限度地延長(zhǎng)電池壽命

當(dāng)您評(píng)估便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品時(shí)，您可能會(huì)在打開(kāi)錢(qián)包之前權(quán)衡一系列因素。生活方式適合、產(chǎn)品功能和電池壽命可能在您的列表中。這就是為什么設(shè)計(jì)這些產(chǎn)品的公司不斷面臨同樣的電源管理挑戰(zhàn)——他們需要在優(yōu)化電池性能的同時(shí)安全地延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。

面對(duì)對(duì)人工智能 （AI）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) （AR） 和虛擬現(xiàn)實(shí) （VR） 技術(shù)的大量投資以及貪婪的消費(fèi)者需求，對(duì)強(qiáng)大電源管理的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須圍繞有效利用更小的電池提供的電力來(lái)支持更高級(jí)的功能。

從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，系統(tǒng)工程師必須了解一些基礎(chǔ)知識(shí)，例如電池何時(shí)充滿并且應(yīng)該從充電器斷開(kāi)，以及電池電壓何時(shí)放電并且應(yīng)該連接到充電器。優(yōu)化充電和管理電池溫度容差以實(shí)現(xiàn)更好的電源管理性能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)進(jìn)一步復(fù)雜化。

大多數(shù)系統(tǒng)使用微控制器 （MCU） 來(lái)監(jiān)視和控制電池電源并指示電池電量不足或充滿電的狀態(tài)。專(zhuān)用電池管理解決方案還為優(yōu)化電池性能提供了極好的方法。

在所有情況下，電池監(jiān)控和管理電路將控制影響電池壽命的這些關(guān)鍵因素中的一個(gè)或多個(gè)：

在特定時(shí)間段內(nèi)，電池可以為指定的輸出電壓范圍提供多少電流

電池可以吸收多少電流（充電期間）

可以充電的電壓水平（或最大安全電壓）

可以使用的電壓等級(jí)（或最低安全電壓）

溫度范圍容差水平

最大安全工作電壓表示電池已充滿電并可以使用。最小截止或斷開(kāi)電壓表示電池何時(shí)耗盡。嘗試在最大安全工作電壓以上充電是可能的，但會(huì)帶來(lái)壽命縮短和其他潛在災(zāi)難性后果的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)?shù)陀诜烹婋妷核綍r(shí)，同樣的風(fēng)險(xiǎn)也適用。

以上所有因素都會(huì)影響電池的固有熱穩(wěn)定性和壽命。因此，電壓和溫度監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。

具有窗函數(shù)的比較器是一種用于監(jiān)控電池電壓的經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。該解決方案無(wú)需額外的軟件并通過(guò)允許系統(tǒng) MCU 在睡眠模式下監(jiān)控電池電壓來(lái)降低功耗，同時(shí)簡(jiǎn)單地響應(yīng)比較器的標(biāo)志。此外，比較器電路很小，非常適合具有板空間限制的應(yīng)用。

所示示例使用所需電壓比較器的滯后來(lái)監(jiān)控電池電壓。V TRIP_HIGH是充電電壓，V TRIP_LOW是放電電壓。當(dāng)輸出變低時(shí)，向控制器發(fā)出中斷信號(hào)，它可以是低充電電壓或高充電電壓——控制器必須確定它是哪一個(gè)。

Maxim 的 MAX40000、MAX40001 和 MAX40002-MAX40005 系列比較器提供低功耗、小尺寸和低于 1 μA 靜態(tài)電流的內(nèi)部基準(zhǔn)。這些規(guī)格使其適用于具有嚴(yán)格功耗要求的電源監(jiān)控。比較器的較低靜態(tài)電流與電池的當(dāng)前典型自放電率相當(dāng)，使其適用于涉及長(zhǎng)睡眠時(shí)間或低占空比以及長(zhǎng)電池壽命要求的應(yīng)用。

審核編輯：郭婷