鉅大LARGE | 點擊量:1351次 | 2020年07月10日
在鋰電池中如何實現運輸節電模式?
本文將介紹什么是運輸節電模式,以及如何在產品中使用此功能來供應最佳用戶體驗。雖然本文重要將使用德州儀器電池充電管理集成電路作為示例,但您可將這些概念應用于正在開發的任何低功耗系統。
圖1:拉動電池供電產品上的拉片
什么是運輸節電模式,為何要它?
運輸節電模式是產品消耗最低電池電流的狀態。消費者希望在購買電池供電產品后能夠立即使用它們。這意味著電池在運輸期間和保質期內必須保持一定容量,這可能要幾個月甚至更長時間。
鋰離子電池已成為設計師的熱門選擇,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品上放置塑料拉片。因此出于安全考慮,您希望防止使用這些電池。這意味著我們要找到替代解決方法,以便在處于通斷狀態的產品中實現運輸節電功能。
您可能想了解為何當運輸節電只發生一次時您就應該關注運輸節電模式,但這并不完全正確。運輸節電模式是產品消耗最低靜態電流的狀態,同時等待用戶按下按鈕導通產品。例如,德州儀器的BQ25120A主動監控待插入的適配器或按鈕輸入,同時消耗2nA的典型電流。
我們經常建議設計人員在產品即將出廠裝箱、產品正在使用且電池電量不足、以及產品正在使用且用戶想關閉產品時執行運輸節電模式。
BQ25120A系列產品充電器的運輸節電模式使用按鈕接口實現,如圖2所示。按鈕輸入(/MR)在內部上拉至VBAT管腳。當器件處于運輸節電模式且用戶按下/MR按鈕時,產品將退出運輸節電模式。
您無需在此管腳上使用電容,因為信號在內部已消除故障,但通常其在某些原理圖中可見。若開關暴露給用戶,您可選擇使用瞬態電壓抑制二極管進行保護。/MR管腳上的低電壓讀數轉換為按下按鈕動作。連接到微控制器(MCU)以驅動/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體來模擬無按鈕系統中MCU的按壓動作。
圖2:/MR管腳上的內部上拉
當產品即將裝箱時,EN_SHIpMODE命令通過I2C發送,器件等待進入運輸節電模式,直至VIN(充電器)斷開,如圖3所示。
圖3:廠生產線運輸節電模式圖例
我看到生產線上存在很多挑戰。在實驗室中運行很有效,但在一條生產線上每小時生產幾百種產品時,這可能是另一回事。產品處在夾具上,若VIN適配器未彈回,裝配工無法正確拉出產品。當VIN看似重新插回時,充電器將退出運輸節電模式。這種情況下,如何確保產品處于運輸節電模式?
答案很簡單:VIN存在時,設置EN_SHIpMODE命令。一旦產品離開為VIN供電的夾具,將/CD管腳抬升,以執行運輸節電模式命令,且在裝箱前將器件置于運輸節電模式,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入了運輸節電模式。
圖4:一家帶有彈性適配器的廠中的運輸節電模式圖例
當產品電池電量不足時,通常最好的掉電方式是保留一些備用容量,然后進入運輸節電模式。當用戶按下按鈕時,器件可以讀取電池電量。若電池電量過低,產品可能會顯示警告并返回到運輸節電模式,如圖5所示。例如,使用BQ25120A時,可使用單個寄存器寫入發送運輸節電模式命令,如圖6所示。
圖5:產品喚醒程序
圖6:通過I2C命令進入運輸節電模式
此外,要創建電源通斷按鈕,您仍然可使用/MR管腳,通過配置MRREC寄存器以進入運輸節電模式,并編程按鈕的持續時間,以確定要保持低電平的時長;您剛剛創建了一個斷電按鈕。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,并準備好在您的下一個產品中實現運輸節電模式!如有任何問題,請訪問德州儀器在線支持社區論壇。
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