如何在鋰離子電池設計中實現運輸節電模式
發布時間:2021-08-05 來源:Gautham 責任編輯:wenwei
【導讀】您是否有印象,許多電池供電的電子玩具在電池上有一個小型塑料拉片(如圖1),將其拉下後這些玩具才開始動起來?這是關閉電池至產品有源電路的連接的一種方式,且是最早的一種“運輸節電模式”。
benwenjiangjieshaoshenmeshiyunshujiedianmoshi,yijiruhezaichanpinzhongshiyongcigongnenglaitigongzuijiayonghutiyan。suiranbenwenzhuyaojiangshiyongdezhouyiqidianchichongdianguanlijichengdianluzuoweishili,danninkejiangzhexiegainianyingyongyuzhengzaikaifaderenhedigonghaoxitong。

圖 1:拉動電池供電產品上的拉片
什麼是運輸節電模式,為何需要它?
運yun輸shu節jie電dian模mo式shi是shi產chan品pin消xiao耗hao最zui低di電dian池chi電dian流liu的de狀zhuang態tai。消xiao費fei者zhe希xi望wang在zai購gou買mai電dian池chi供gong電dian產chan品pin後hou能neng夠gou立li即ji使shi用yong它ta們men。這zhe意yi味wei著zhe電dian池chi在zai運yun輸shu期qi間jian和he保bao質zhi期qi內nei必bi須xu保bao持chi一yi定ding容rong量liang,這zhe可ke能neng需xu要yao幾ji個ge月yue甚shen至zhi更geng長chang時shi間jian。
鋰離子電池已成為設計師的熱門選擇,因為它們可充電、支(zhi)持(chi)高(gao)功(gong)率(lv)要(yao)求(qiu)且(qie)極(ji)其(qi)輕(qing)便(bian)。但(dan)是(shi),與(yu)非(fei)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)不(bu)同(tong),您(nin)不(bu)能(neng)在(zai)使(shi)用(yong)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)產(chan)品(pin)上(shang)放(fang)置(zhi)塑(su)料(liao)拉(la)片(pian)。因(yin)此(ci)出(chu)於(yu)安(an)全(quan)考(kao)慮(lv),您(nin)希(xi)望(wang)避(bi)免(mian)使(shi)用(yong)這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)找(zhao)到(dao)替(ti)代(dai)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),以(yi)便(bian)在(zai)處(chu)於(yu)通(tong)斷(duan)狀(zhuang)態(tai)的(de)產(chan)品(pin)中(zhong)實(shi)現(xian)運(yun)輸(shu)節(jie)電(dian)功(gong)能(neng)。
您可能想知道為何當“運輸節電”隻zhi發fa生sheng一yi次ci時shi您nin就jiu應ying該gai關guan注zhu運yun輸shu節jie電dian模mo式shi,但dan這zhe並bing不bu完wan全quan正zheng確que。運yun輸shu節jie電dian模mo式shi是shi產chan品pin消xiao耗hao最zui低di靜jing態tai電dian流liu的de狀zhuang態tai,同tong時shi等deng待dai用yong戶hu按an下xia按an鈕niu導dao通tong產chan品pin。例li如ru,德de州zhou儀yi器qi的deBQ25120A主動監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實施運輸節電模式。
BQ25120A係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。當器件處於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nin無wu需xu在zai此ci管guan腳jiao上shang使shi用yong電dian容rong,因yin為wei信xin號hao在zai內nei部bu已yi消xiao除chu故gu障zhang,但dan通tong常chang其qi在zai某mou些xie原yuan理li圖tu中zhong可ke見jian。若ruo開kai關guan暴bao露lu給gei用yong戶hu,您nin可ke選xuan擇ze使shi用yong瞬shun態tai電dian壓ya抑yi製zhi二er極ji管guan進jin行xing保bao護hu。/MR管腳上的低電壓讀數轉換為“ 按下按鈕”動作。連接到微控製器(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係統中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:工廠生產線運輸節電模式圖例
我(wo)看(kan)到(dao)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)存(cun)在(zai)很(hen)多(duo)挑(tiao)戰(zhan)。在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)中(zhong)運(yun)行(xing)很(hen)有(you)效(xiao),但(dan)在(zai)一(yi)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)每(mei)小(xiao)時(shi)生(sheng)產(chan)幾(ji)百(bai)種(zhong)產(chan)品(pin)時(shi),這(zhe)可(ke)能(neng)是(shi)另(ling)一(yi)回(hui)事(shi)。產(chan)品(pin)處(chu)在(zai)夾(jia)具(ju)上(shang),若(ruo)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,如何確保產品處於運輸節電模式?
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於運輸節電模式,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工廠中的運輸節電模式圖例
當dang產chan品pin電dian池chi電dian量liang不bu足zu時shi,通tong常chang最zui好hao的de掉diao電dian方fang式shi是shi保bao留liu一yi些xie備bei用yong容rong量liang,然ran後hou進jin入ru運yun輸shu節jie電dian模mo式shi。當dang用yong戶hu按an下xia按an鈕niu時shi,器qi件jian可ke以yi讀du取qu電dian池chi電dian量liang。若ruo電dian池chi電dian量liang過guo低di,產chan品pin可ke能neng會hui顯xian示shi警jing告gao並bing返fan回hui到dao運yun輸shu節jie電dian模mo式shi,如ru圖tu5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,並編程按鈕的持續時間,以確定需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,並準備好在您的下一個產品中實現運輸節電模式!
文章來源:TI E2E™ 中文設計論壇
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