兼顧安全與節(jié)能 專(zhuān)家暢談電源管理藝術(shù)

隨著人們對(duì)電子設(shè)備的日趨依賴(lài)，其動(dòng)力核心——電源管理芯片的市場(chǎng)也跟著水漲船高。從2007年的80億美金到2011年的140億美金，如此龐大的市場(chǎng)引來(lái)眾多廠(chǎng)家分食。僅電池充放電管理這一項(xiàng)，便種類(lèi)繁多、花樣百出得讓系統(tǒng)工程師們目不暇接。電源管理是一門(mén)經(jīng)久不衰的科技藝術(shù)，德州儀器（TI）專(zhuān)家的觀(guān)點(diǎn)或許能給大家的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)一些啟示。

　　從電池“源頭”入手，安全性能首當(dāng)其沖

　　從去年的索尼電池大范圍召回到今年的諾基亞手機(jī)頻頻爆炸，電子設(shè)備電池的安全性能已經(jīng)成為用戶(hù)最為關(guān)注的熱點(diǎn)。雖然以上事件有制造工藝方面的因素，但電源管理芯片制造商們還是在電池安全性能上費(fèi)盡心思，希望把意外事故從源頭遏止。

　　錢(qián)金榮介紹，TI目前已經(jīng)推出了面向低端產(chǎn)品的電池認(rèn)證芯片BQ2022和面向高端產(chǎn)品的電池認(rèn)證芯片BQ26100等。其中BQ26100采用的了SHA-1程序，被破解的幾率小到2160，可以有效地識(shí)別假冒偽劣電池，在保護(hù)廠(chǎng)商的合法權(quán)益的同時(shí)還保證了消費(fèi)者的安全。錢(qián)金榮指出，由于考慮到成本因素，電池認(rèn)證技術(shù)目前主要用在筆記本電腦中，手機(jī)等產(chǎn)品暫未使用。

　　針對(duì)電池前端保護(hù)，TI推出了BQ243XX系列，該系列對(duì)電池的高壓、過(guò)壓以及過(guò)流情況起到了有效的保護(hù)。同時(shí)，針對(duì)不同用戶(hù)的不同需要，BQ243XX又分為兩種保護(hù)方式：其中當(dāng)輸入電壓達(dá)到5.8V~6.8V時(shí)，BQ2431X系列會(huì)主動(dòng)關(guān)斷電流，而B(niǎo)Q2430X系列則會(huì)對(duì)電壓進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

　　不浪費(fèi)每一庫(kù)侖，精確測(cè)量是關(guān)鍵

　　隨著電子設(shè)備集成越來(lái)越多的功能，人們對(duì)電池的使用時(shí)間也越發(fā)關(guān)注。優(yōu)秀的電源管理技術(shù)對(duì)延長(zhǎng)電池使用時(shí)間非常有幫助。我們將以電池電量監(jiān)測(cè)技術(shù)為例來(lái)說(shuō)明這一問(wèn)題。對(duì)于可充電電池來(lái)說(shuō)，除去電池充電電壓精度的誤差和設(shè)備關(guān)閉（shutdown）時(shí)預(yù)留的電壓，電池實(shí)際可用電量決定了電池的使用時(shí)間。只有更精確的監(jiān)測(cè)電池實(shí)際可用電量，才能將電池使用的時(shí)間最大化。錢(qián)金榮介紹，目前主要有3種電池電壓監(jiān)測(cè)方法：一是電壓檢測(cè)。這種方法目前被普遍使用；二是電荷積分檢測(cè)。目前TI和美信都推出了這種電池監(jiān)測(cè)方法，該技術(shù)被很多智能手機(jī)所使用；三是阻抗跟蹤檢測(cè)方法（ImpedanceTrack）。這種技術(shù)屬于TI獨(dú)創(chuàng)，具有一定的先進(jìn)性。

　　電子設(shè)備剩余電量由電池電壓監(jiān)測(cè)值V來(lái)決定，這個(gè)V值取決于電池的開(kāi)路電壓VOCV、電流實(shí)際值I以及電池內(nèi)阻RBAT：V=VOCV-I*RBAT。電池內(nèi)阻值是隨著電池的使用情況不斷變化的。根據(jù)公式可以得知，開(kāi)路電壓一定時(shí)，只有精確知道電池內(nèi)阻，才能監(jiān)測(cè)到確切的V值，從而正確得知電量的剩余情況。    

　　錢(qián)金榮表示，TI早在2004年便推出了具備阻抗跟蹤的電池監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，如BQ20Z70、BQ20Z80、BQ20Z90以及BQ20Z95，這些產(chǎn)品主要用于筆記本電腦。

　　德州儀器便攜式電源管理應(yīng)用經(jīng)理錢(qián)金榮博士向電子工程專(zhuān)輯的記者介紹了兩種主要的電池安全技術(shù)：一是電池認(rèn)證技術(shù)，該技術(shù)可以幫助電子設(shè)備有效抵制假冒偽劣電池。二是電池保護(hù)技術(shù)，通過(guò)充電前端保護(hù)芯片的一次保護(hù)和電池包內(nèi)部保護(hù)芯片的二次保護(hù)，可以將電池充電時(shí)因過(guò)壓、過(guò)流等因素帶來(lái)的危險(xiǎn)性降到最低。