單節(jié)鋰離子電池智能管理電路

圍繞英集芯IP5328P 電源管理 IC 構(gòu)建的單節(jié)鋰離子電池智能管理電路。具有充電狀態(tài) (SoC) 預(yù)測和電池保護功能。

詳細說明
鋰離子（包括鋰離子聚合物）電池在任何電池供電的電路中仍然是棘手的組件，因為它們的放電率相當(dāng)平坦。這意味著電池在 75% 到 25% 的電量之間將具有幾乎恒定的輸出電壓，因此很難估計電池的充電狀態(tài) (SoC)。然而，估計剩余電量的能力對于設(shè)計使用能量收集器的電子設(shè)備至關(guān)重要，尤其是那些基于互補平衡能量收集原理的電子設(shè)備。

由于非常平坦的放電曲線，鋰離子電池的 SoC 估計需要比幾個比較器和電壓基準更多的努力。最好的方法使用復(fù)雜的軟件算法來實現(xiàn)卡爾曼濾波，以隨著時間的推移提高初始 SoC 估計的準確性?？梢栽?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%BE%AE%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%99%A8/">微控制器中實現(xiàn)這些功能，但幸運的是，CellWise 發(fā)布了一款可以做到這一點的 IC：CW2015。它只不過是一個帶有 ADC 和 I²C 接口的微控制器，但經(jīng)過預(yù)編程，使其更易于使用。與其他解決方案相比，CW2015 的另一個優(yōu)勢是它不依賴焦耳計數(shù)來進行估算，這意味著不需要測量流入或流出電池的電流，從而節(jié)省了分流電阻。

鋰離子電池的另一個問題是它們的電壓范圍在 3.0V 和 ca 之間。4.2V，因此以 3.3V 運行的電路需要降壓-升壓轉(zhuǎn)換器而不是簡單的 LDO。為了解決這個問題，Injoinic 的 IP5328P 在此設(shè)計中用作開關(guān)模式（降壓）電池充電器和升壓轉(zhuǎn)換器，共享相同的電感器。這使得充電過程比線性充電器（僅使用線性晶體管實現(xiàn)電流源）更有效。最重要的是，它可以在大電流下充電，而不會冒充電器過熱的風(fēng)險。在升壓模式下，IP5328P 能夠在 5V 下維持 3A 的連續(xù)輸出電流。擁有超過 15W 的輸出功率，這使得直接為像 Raspberry Pi 這樣的 SBC 供電非常容易。IP5328P 還實現(xiàn)了電池的溫度監(jiān)控，使用 kapton 膠帶將外部 NTC 粘貼到電池組上?？梢允褂迷?25°C 時電阻為 100kΩ 的任何 NTC。一種方便的通孔類型是 MF52A104F3950。

直接連接到電池的電路面臨的一個問題是，從電池汲取的靜態(tài)電流 (Iq) 可能會隨著時間的推移耗盡它，要么破壞它，要么無限期地降低其容量。為避免這種情況，已插入串聯(lián) MOSFET 作為電子開關(guān)，以在電池電量耗盡時斷開電池。負責(zé)欠壓鎖定監(jiān)控（UVLO）的是Fortune Semi著名的DW01。

電池連接器是 XH 系列的 2.5 mm 間距雙極 JST 連接器，這是電池端子非常常見的選擇。當(dāng)然要注意極性！

可以使用任何具有 I²C 接口的外部微控制器讀取電池的 SoC。板上有上拉電阻。I²C 接口為 3V且不支持 5V！

附件包含：

• PCB
• 原理圖
• BOM等

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