广告

通过1点条形图显示器简化电池电量计

时间:2020-07-22 作者:Benabadji Mohammed Salim,EDN 阅读:
与任何电量计一样,在选择MCU显示颜色(红、黄、绿或蓝色,与电池荷电状态对应)所对应的阈值电压时,本设计必须考虑锂离子电池所呈现的非线性电压与荷电状态关系曲线…
广告

随着嵌入式系统(尤其是IoT设备)的高速发展,业界越来越要求对为它们供电的可充电电池系统进行改进。特别是,有许多应用都可以从既高性价比又准确的电池电量计当中受益。尽管大多数汽车、医疗和军事应用都需要提供完整的电池管理系统(BMS),但许多其他产品也可以透过更简单的电池电量计来实现很好的服务,亦即只需要利用它来告诉使用者,可以为设备供电的电量是多少。s29EETC-电子工程专辑

本设计实例是一个1点式条形图显示器,相比于通常的四LED条形图电池电量计,它提供了一种简单、紧凑、低成本和低功耗的替代方案。 它包括一个表面黏贴(SMD)式的RGB LED,并利用一个超小尺寸的MCU驱动——在本例中为6引脚封装的Microchip PIC10F220或PIC10F222。最终的解决方案可以在面积仅为3.1×3.2mm2的PCB上实现,也可以轻松整合到现有设计中(图1)。s29EETC-电子工程专辑

s29EETC-电子工程专辑

图1 1点式条形图显示器为通常的条形图电池电量计提供了紧凑的低功耗替代方案。s29EETC-电子工程专辑

原型板的尺寸很小,因此可很容易地添加到目前没有电池电量计的现有产品中。在本例中,它安装在锂离子电池行动电源的外壳内,在此,PIC使用其内部0.6V能隙基准来测量电池电压(在其自身的Vdd引脚上检测)。ADC进行的测量将0.6V基准表示为在Vdd输入上所检测的电压的百分比,随着Vdd的增加,得到的数字将会减少,反之亦然,这样就可以得到被测电压与A/D输出值之间的「1/x」关系,Microchip应用笔记AN1072中提供了透过A/D输出推导出被测电压实际值的计算。s29EETC-电子工程专辑

与任何电量计一样,在选择MCU显示颜色(红、黄、绿或蓝色,与电池荷电状态对应)所对应的阈值电压时,本设计必须考虑锂离子电池所呈现的非线性电压与荷电状态关系曲线(可参见「Discharge Characteristics of Li-ion」一文)。为了避免在每次测量Vdd时使用PIC有限的数学功能来计算充电状态时所遇到的麻烦,本文创建了一张查找表,可以将它储存在PIC的程序内存中。这张表(请点击此处)是使用Microsoft Excel创建的,仅涵盖了预期的电池组电压范围,在本例中为2.9~.3V。用PIC的8位ADC测量时,这些电压会产生52~35之间的输出值。s29EETC-电子工程专辑

s29EETC-电子工程专辑

图2 使用查找表可以简化荷电状态的计算。s29EETC-电子工程专辑

为了使功耗最小,本设计使用了高亮度RGB LED,并将MCU配置为保持睡眠模式,直到它从其看门狗定时器接收到周期性中断(大约每秒一次)为止。从睡眠模式唤醒后,MCU会测量其Vdd引脚上的电压,并透过驱动与最新测量值相对应的相关颜色的LED引脚,使相应的LED短暂闪烁(每0.25s发送1ms脉冲)。s29EETC-电子工程专辑

此处可下载两个版本的MCU汇编程序源代码清单,借此,本设计就能驱动共阳极和共阴极RGB LED中的任何一种情况。程序代码清单进行了完全注释,大小也进行了优化,并使用了宏来简化阅读过程。此外,它们非常紧凑,仅需要85个程序字和3个数据字节,从而使得在几乎任何其他引脚有限的PICmicro MCU上都可以轻松实现该应用。请注意,再做一点试验,应该可以修改此处提供的程序,在阈值之间插值,从而根据电池的荷电状态按比例点亮两个LED。s29EETC-电子工程专辑

责编:Luffy Lius29EETC-电子工程专辑

(本文编译自EDN,参考原文:Simplify the battery gauge with a 1-dot bar graph display,by Benabadji Mohammed Salim)s29EETC-电子工程专辑

 s29EETC-电子工程专辑

 s29EETC-电子工程专辑

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 汽车ACES竞赛加剧,谁是打破传统思维的利器? 域控制器(DCU)的出现,是推动汽车产业“ACES趋势”前行的重要力量之一。相比于聚焦特有功能,DCU的目标更专注于集成度、安全性和核心计算。同时,DCU还能够引导汽车供应商将研发资金集中在单个的子系统上,而不是十几个以上的不同子装置。
  • 半导体巨头祝贺拜登当选,呼吁加大投资半导体制造业 当地时间周一,英特尔在官网刊登了首席执行官鲍勃·斯旺(Bob Swan) 写给美国“当选总统”拜登的公开信,“美国仅占全球半导体产能的12%,而超过80%的产能在亚洲。”,斯旺在信中敦促美国政府应加大对半导体制造业的投资。
  • 小米OV提产量争华为市场,新荣耀能分到多少? 苹果(Apple)将受惠部分华为的高端转单,以及小米(Xiaomi)、OPPO、vivo等积极提高产量欲抢食华为市场的动作来看,事实上已超过华为所释出的市占,而荣耀的加入将加剧市场竞争,后续整体市场也恐因过度膨胀的生产规划而进入数量修正。
  • 2021年8英寸产能仍缺,海思遭禁台积电5nm客户仅剩苹果 自去年下半年以来,PMIC、LDDI等最需要的8英寸产能一片难求,这是因为8英寸设备几乎已无供应商生产,使得机台售价水涨船高。另一方面8英寸晶圆售价相对偏低,因此厂商扩产不符合其成本效益。在先进工艺方面,台积电则苦于海思被禁后,5nm产能只剩苹果一家客户……
  • 利用宽禁带半导体提高电源效率 传统的功率半导体一直采用硅衬底。然而,虽然硅是一种出色的通用半导体,但在高压时却受到很大限制。随着市场不断追求更大功率的器件,整个行业逐渐从硅转向更适合功率应用的宽禁带(WBG)半导体材料。
  • Qi 1.3标准对无线充电底座安全芯片提出新要求 市面上大多数无线充电产品,无论发射端的还是接收端的都是以WPC的Qi标准进行开发的。随着无线充电受到越来越多客户和市场的认可,也面临了很多新的挑战,这就催生了最新的Qi 1.3标准。该标准针对无线充电底座的身份鉴权有了非常明确的要求——支持一个不低于CC/EAL4+ 安全认证的硬件安全芯片在里面……
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了