鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：614次 | 2019年04月27日
系統(tǒng)限制只能提供一個(gè)數(shù)字I/O，如何才能有效的檢測(cè)該參量？
Q1：如何檢測(cè)電池電壓？在我的應(yīng)用中，需要?jiǎng)討B(tài)地檢測(cè)電池的電壓。而我的系統(tǒng)限制只能提供一個(gè)數(shù)字I/O。請(qǐng)問(wèn)我如何才能有效的檢測(cè)該參量？
A1：從工程角度講，我建議你增加一個(gè)可以利用單個(gè)I/O通信的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電池電壓測(cè)量等功能的芯片，如Maxim的1-wire電池管理器件DS2762或ADC芯片DS2450。
做為技術(shù)的討論，如果這個(gè)數(shù)字I/O是唯一的資源、系統(tǒng)有計(jì)時(shí)器可用和打算在軟件上花些功夫，還是有可能粗略測(cè)量電池電壓的。具體的做法與能提供的I/O輸出的邏輯電平有關(guān)，要用到輸出和輸入兩個(gè)狀態(tài)。這個(gè)方法需要用輸出0電平和電源電壓為電壓標(biāo)準(zhǔn)值，用輸入的甄別門(mén)限Vt作電壓檢測(cè)。
測(cè)量時(shí)首先把I/O設(shè)為輸出邏輯0（Vz），通過(guò)一個(gè)電阻R1使一個(gè)電容C上的電壓下降到比I/O當(dāng)作輸入時(shí)的邏輯高電平門(mén)限值還低的初始值，這個(gè)電容通過(guò)R2與擬測(cè)量電壓E的電池上。平衡后電容上的電壓VC即Vz和E的壓差經(jīng)過(guò)R1和R2電阻串的分壓結(jié)果。這個(gè)I/O除了通過(guò)R1與這個(gè)電容相連外，還需要通過(guò)一個(gè)電阻RV上拉到電源電壓。然后把I/O從輸出改變?yōu)檩斎?，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。由于RV的上拉作用，電容上的電壓將逐漸上升。待I/O輸入看到的電壓上升超過(guò)高邏輯電平時(shí)，停止計(jì)時(shí)。這個(gè)過(guò)程中計(jì)時(shí)器所計(jì)到的持續(xù)時(shí)間T與Vz，E和Vt有關(guān)（但不是直線關(guān)系）。做為邏輯器件，Vz、Vt都不會(huì)很穩(wěn)定，因此這個(gè)辦法只能得到非常粗略的電壓值。
Q2：自恢復(fù)保險(xiǎn)絲與一次性保險(xiǎn)絲怎樣選擇？相對(duì)于一次性保險(xiǎn)絲而言，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可靠性較差，響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，而且額定電流做不高；為什么目前的電源設(shè)計(jì)中多采用自復(fù)保險(xiǎn)絲？是不是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建議使用？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
A2：首先，也不是所有一次性保險(xiǎn)絲都快，例如砂管保險(xiǎn)絲就慢得很。如果我為電源產(chǎn)品選擇保險(xiǎn)絲，只要功率不是很大，我會(huì)選自復(fù)保險(xiǎn)。最主要的原因是不會(huì)因?yàn)橐馔鈸p壞招致退貨或者返修；如果連自復(fù)保險(xiǎn)都燒壞了，客戶大概也不好意思找我了。其二是自復(fù)保險(xiǎn)絲的連續(xù)運(yùn)行壽命長(zhǎng)，基本不存在影響實(shí)際應(yīng)用的老化。對(duì)于中小功率電源，基本上其電路元件都有足夠的裕量和內(nèi)在的限流機(jī)制，等著自復(fù)保險(xiǎn)斷路是沒(méi)有問(wèn)題的。較大功率的恐怕是不行的，如果不做考慮、短路浪涌就可能燒壞很多部件。另外，從機(jī)理上看，如果電流太大，接觸分離的過(guò)程就很可能燒毀自復(fù)保險(xiǎn)。
我不能確定你講的可靠性差是不是也包括了動(dòng)作電流不準(zhǔn)、斷流不徹底等問(wèn)題，還是只是失效率高。我估計(jì)前兩項(xiàng)是受其工作機(jī)理限制，應(yīng)該是趕不上一次保險(xiǎn)絲的。失效率高的問(wèn)題不應(yīng)該，如果與其發(fā)熱有關(guān)、至少可以通過(guò)選大一點(diǎn)的動(dòng)作電流可以改善。我沒(méi)有見(jiàn)過(guò)規(guī)定采用自復(fù)保險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，只是有些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了發(fā)生過(guò)流時(shí)的動(dòng)作或是不是要自復(fù)。如果要求有自復(fù)功能，肯定選自復(fù)保險(xiǎn)要比自復(fù)電路來(lái)的便宜。
Q3：電池保護(hù)電路，對(duì)于電池保護(hù)板的測(cè)試如何進(jìn)行？需要什么儀器設(shè)備？
A3：測(cè)試需按生產(chǎn)過(guò)程品質(zhì)保證和設(shè)計(jì)特性驗(yàn)證兩個(gè)方向設(shè)計(jì)；其中一個(gè)側(cè)重產(chǎn)能效率和關(guān)鍵參數(shù)，另外一個(gè)則以實(shí)用、全面為目標(biāo)。一般更需要關(guān)注生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備；如果貴公司計(jì)劃大量生產(chǎn)，最好是自制若干專(zhuān)用裝置配合一般標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（直流電源、數(shù)字面板表）即可高效率地完成生產(chǎn)測(cè)試?？捎勺灾圃O(shè)備完成電壓、電流的簡(jiǎn)單掃描以及觸發(fā)電壓、電流的短時(shí)間保持和顯示即可（此處考慮測(cè)量2個(gè)電壓門(mén)限、1或2個(gè)電流門(mén)限和耐壓能力）。
Q4：關(guān)于多串電池提前報(bào)警問(wèn)題。我是做鋰電池保護(hù)回路的，我想問(wèn)下專(zhuān)家現(xiàn)在有沒(méi)有對(duì)多串鋰電池保護(hù)和容量低時(shí)提前報(bào)警的IC，因?yàn)楝F(xiàn)在鋰電池保護(hù)IC中多是只針對(duì)鋰電池保護(hù)設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮到用戶使用時(shí)提前報(bào)警的問(wèn)題，我想尋找一款能在單體電壓保護(hù)前就能提出報(bào)警的IC。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
A4：可以肯定地講，目前沒(méi)有這樣的芯片。目前可以提供類(lèi)似功能的通常是一些“系統(tǒng)”，而不是芯片。形成這個(gè)局面的原因一方面與鋰2電池排的“高貴”歷史有關(guān)，另外一方面也與電池殘余電量估測(cè)的復(fù)雜性有關(guān)。鋰2電池的放電量與包括溫度、放電電流在內(nèi)的放電條件，短期歷史表現(xiàn)均有很大關(guān)系；需要不斷的自修正方可比較有效地估算殘余電量。這樣的系統(tǒng)在筆記本和高檔PDA里面都可以見(jiàn)到?；旧系姆椒ǘ际遣捎秒娏坑?jì)配合參數(shù)修正的辦法，如OCV修正法等。
Q5：請(qǐng)問(wèn)對(duì)于兩節(jié)干電池的升壓芯片都有哪些？我現(xiàn)在做得一個(gè)系統(tǒng)，用兩個(gè)干電池供電3V，但是其它部分還需要5v、12v的電源，電流可以小點(diǎn)，能否提供一些常用的芯片呢？
A5：用2節(jié)干電池產(chǎn)生3V的條件比較特別；新電池開(kāi)始使用時(shí)有一段時(shí)間需要降壓，以后的大多數(shù)時(shí)間里要進(jìn)行升壓。選擇一個(gè)電源組合還需要更多的參數(shù)，如對(duì)輸出電壓穩(wěn)定性的要求、效率（即預(yù)期負(fù)載條件下的工作時(shí)間是多少）和尺寸限制等。從成本、效率綜合來(lái)講，MAX711是3V輸出電源的一個(gè)選擇（可從1.8V起工作）。另外兩組電源的選擇余地較大，如MAX1677、MAX1817等都可以。如果5V或12V要求的輸出電流畸小，或者某組輸出對(duì)穩(wěn)定性的要求不高，還可以考慮其它的組合解決方案。
Q6：采用堿性電池供電的超低功耗LDO電路設(shè)計(jì)咨詢。我們現(xiàn)在設(shè)計(jì)一款產(chǎn)品，需要采用四個(gè)堿性電池供電驅(qū)動(dòng)小電機(jī)，并采用一個(gè)LDO降壓給芯片使用。其中電池電壓是6V左右，IC電壓是3。3V，現(xiàn)在選用了一款GM6250的LDO，他的待機(jī)電流是1uA，那么我們應(yīng)該選用什么樣的電容，保證小電機(jī)啟動(dòng)瞬間不會(huì)造成LDO輸出過(guò)大的波動(dòng)，以及保證純粹休眠待機(jī)時(shí)候漏電最少。我們希望電容漏電也就1uA左右吧，小電機(jī)啟動(dòng)瞬間工作電流有1A，然后快速下落到200ma左右。
A6：電容漏電不是問(wèn)題，幾乎任何一般的電容都不會(huì)有太大的漏電。但是電容大了以后LDO會(huì)不穩(wěn)定?？考与娙萁鉀Q不了電壓下降的問(wèn)題，只有巨大的容量可能背的起來(lái)1A的堵轉(zhuǎn)電流。一般是山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)，如果背不動(dòng)電機(jī)就轉(zhuǎn)而使那些對(duì)電壓變化敏感、但電流不大的其它部分的電壓不要受到堵轉(zhuǎn)期間電壓下降的影響，而放任電機(jī)部分的電壓下降一段時(shí)間。
Q7：請(qǐng)問(wèn)兩組dctodcConverter各應(yīng)用于正及負(fù)電壓輸出（同一輸入電源）要如何應(yīng)用？
A7：如果選擇兩個(gè)分離的芯片實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)電源，則正電源的可選范圍大得多、基本上可認(rèn)為是很常規(guī)的?？臻g不是很大的情況下，如果不能同步兩個(gè)電源、則這兩個(gè)電源從前一級(jí)吸入電流總量的起伏與這兩個(gè)電源的頻率之間的差頻有關(guān)，可以看到明顯的“差拍”起伏。這種差拍如果落在百到數(shù)十千周的范圍內(nèi)，則難以由前級(jí)電源和儲(chǔ)能電容消化。這兩個(gè)電源中至少一個(gè)應(yīng)該是可同步的，需要跟蹤另外一個(gè)電源的頻率。兩個(gè)電源還應(yīng)該做到錯(cuò)相配置，使他們不會(huì)在同一個(gè)時(shí)間從電源吸取電流、以減少對(duì)源端濾波的要求。這牽涉到另外一個(gè)要求：從系統(tǒng)上電順序和安全的角度出發(fā)，那個(gè)電源更需要保證持續(xù)（主從性）？
的確，F(xiàn)ly-back架構(gòu)在變壓器方式中是比較簡(jiǎn)潔的。但是不是采用Fly-back架構(gòu)還與其它條件有關(guān)。上次少問(wèn)了一個(gè)問(wèn)題：那個(gè)28V是穩(wěn)定的嗎？看起來(lái)這兩個(gè)電源像是一個(gè)系統(tǒng)中的下級(jí)子電源，有可能該28V是可以保證的。如果該28V是可以保證的，則最簡(jiǎn)單的方式是自制一個(gè)變壓器驅(qū)動(dòng)器、利用變壓器產(chǎn)生略大于+/-15V的非穩(wěn)壓DC，然后利用線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生穩(wěn)定的+/-15V。對(duì)于15V的輸出來(lái)講，2-3V的壓降對(duì)效率的影響不大。
可以肯定，正電源用一般的Buck結(jié)構(gòu)不會(huì)有問(wèn)題。但對(duì)于負(fù)電源來(lái)講，從+28到-15V的電壓變化幅度很大、電流也不小，實(shí)際設(shè)計(jì)的難度不低。一般可見(jiàn)<1A的基于電感的Inverter具體實(shí)踐。我建議在負(fù)電源側(cè)考慮Fly-back結(jié)構(gòu)。
還有一個(gè)問(wèn)題：你肯定制變壓器嗎？待明確正負(fù)電源的主從性和28V的條件后，我們?cè)賮?lái)討論可以有哪些選擇。
MAX1654是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，只用單個(gè)控制器和一對(duì)開(kāi)關(guān)管就可以實(shí)現(xiàn)兩路受控制的輸出。其不足是并不是錯(cuò)相的，同時(shí)全部能量首先需要注入到+15V點(diǎn)輸出電容，讓后將一部分再轉(zhuǎn)移給-15V輸出。這樣對(duì)輸入和+15V的儲(chǔ)能、濾波要求會(huì)高一些。但由于只使用了一對(duì)開(kāi)關(guān)管，又是同步整流結(jié)構(gòu)，整體的效率和成本在這個(gè)功率上還是有競(jìng)爭(zhēng)力的。還有一點(diǎn)就是需要調(diào)整反饋和過(guò)流保護(hù)部分的采樣電路，以使其適應(yīng)+/-15V的輸出（Datasheet上提供的電路是<6V的）。
Q8：USB充電時(shí)，USB的中間兩個(gè)管腳的接法單節(jié)鋰離子電池升壓到5.3V后，使用的的升壓芯片是SP1308，但是在給其他帶設(shè)備供電時(shí)，保護(hù)電路里的mos管發(fā)熱過(guò)大。USB的中間兩腳我是讓它們處于懸空狀態(tài)。在進(jìn)行USB接口的充放電時(shí)，中間的信號(hào)腳如何接呢？
A8：看起來(lái)你說(shuō)的是好幾個(gè)問(wèn)題；第一個(gè)問(wèn)題是不是講，當(dāng)利用鋰2電池通過(guò)升壓芯片SP1308對(duì)外提供5.3V電源時(shí)、保護(hù)電路里的MOS管發(fā)熱嚴(yán)重？我相信你一定是講超乎尋常地發(fā)熱；如果只是正常由于電流過(guò)大發(fā)熱，大概你就不會(huì)當(dāng)個(gè)問(wèn)題提出來(lái)了。我沒(méi)有找到SP1308的Datasheet，也不好判斷是不是其轉(zhuǎn)換效率有問(wèn)題。另一個(gè)需要提醒你注意的是不要讓瞬態(tài)大電流脈沖流過(guò)電池，這除了引起異常發(fā)熱外、對(duì)電池壽命也極其不利。
第二個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜，與你做了個(gè)什么東西關(guān)系很大。有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有YDT1591-2006，USBCharger2.0，USB2.0，OMTP，USBOTG等，都可以從網(wǎng)站上查到。如果你要做的是USB的手機(jī)充電器，短接那兩條線就是了（似乎不像你說(shuō)的產(chǎn)品）。
Q9：鎳氫電池的放電終止控制。我們現(xiàn)在有一個(gè)項(xiàng)目，12V電池組，平均放電電流5-8A，峰值10A，EOD：9V，要求做放電終止控制，但問(wèn)題是，靜態(tài)功耗可以達(dá)到多少？因?yàn)殡姵乜赡馨l(fā)貨后，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間，如果靜態(tài)電流太大，會(huì)造成電池過(guò)放電。
A9：總體上看，NiHM的自放電率是比較高的，最好也就是起標(biāo)稱(chēng)Ah容量0.001-0.002%。過(guò)放保護(hù)終止電路的靜態(tài)功耗（電流）可以參考自放電電流設(shè)計(jì)（如果比自放電小得多沒(méi)有實(shí)際效果）。從你的電池看，幾十uA的靜態(tài)電流不會(huì)有問(wèn)題。MAXIM有很多基準(zhǔn)+比較器組合可以工作在1-2uA，慢速（基本上是靜態(tài)）驅(qū)動(dòng)NMOS或PMOS均不需要太大電流。再小心設(shè)計(jì)供電環(huán)節(jié)的耗電，這個(gè)電路應(yīng)該可以做到<10uA。
Q10：充電器和電池保護(hù)電路的融合已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了吧！?很多家公司都稱(chēng)自己的充電控制IC是集成方案，帶智能保護(hù)。為什么專(zhuān)家還拿出來(lái)討論，稱(chēng)部分融合，難道還需額外的保護(hù)電路？
A10：的確，包括MAXIM在內(nèi)的許多家公司都有這種帶有保護(hù)功能的產(chǎn)品。實(shí)際的融合的困難不在于電路設(shè)計(jì)，而在于對(duì)安全管理的尊重和行業(yè)分工習(xí)慣的延續(xù)。設(shè)計(jì)和制造帶有滇池保護(hù)功能的芯片很容易，甚至也可以做到在同一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)保護(hù)部分和充電控制部分的單點(diǎn)故障安全。但即使是這樣做了，與由電池廠家在電池內(nèi)部配制獨(dú)立的保護(hù)電路比較也沒(méi)有多大的成本優(yōu)勢(shì)。只有小電池和少量的不允許用戶換電池的應(yīng)用在使用沒(méi)有內(nèi)置保護(hù)電路的電池。從行業(yè)分工看，采用帶有內(nèi)置保護(hù)的電池包將由電池廠負(fù)責(zé)電池包的安全設(shè)計(jì)，責(zé)任劃分清晰。如果把充電及保護(hù)一體化到一個(gè)芯片里，則這個(gè)芯片與電池的安裝關(guān)系需要保證靠近和不可被輕易改動(dòng)，基本上需要放到電池包里。這將帶來(lái)散熱、通用性以及與通用性有關(guān)的成本控制等一系列問(wèn)題。電量計(jì)與保護(hù)電路的融合的實(shí)際推廣高于充電器與保護(hù)電路的融合，而利用電量計(jì)可以完成充電的判決功能、可以認(rèn)為是一種部分融合。
