作者：德州儀器 電池技術(shù)發(fā)展催生了全新一代的個人電子產(chǎn)品。也得益于技術(shù)的進步，電動工具、電動自行車和電動汽車等具有嚴(yán)苛電源要求的產(chǎn)品也有極大的發(fā)展。如今隨著大規(guī)模的使用，電池必須比以往任何時候都安全，高效，和智能。而隨著人們對智能電池組系統(tǒng)的功能需求不斷增加，選擇合適的 MCU 也變的越來越重要。在本文中，我們將對 MSP430™ 的生態(tài)系統(tǒng)進行深入的探討，幫助讀者了解如何利用這些功能來解決電池組系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)。 電池組概述 對于基本的鋰電池保護需求，可以使用 BQ77915 等電池保護型IC，以確保電池在其額定溫度和額定電流下工作。而部分設(shè)計需要更多電池系統(tǒng)的實時狀態(tài)信息，以實現(xiàn)更精確的監(jiān)測和控制，這可以采用BQ76952 等電池監(jiān)測型IC。 通常情況下，高端電池管理 IC 會搭載微控制器 (MCU)，以進行電池管理IC配置，通信，數(shù)據(jù)處理與計算，如圖 1 所示。
圖 1：鋰離子電池組框圖 另外，當(dāng)系統(tǒng)需要電量追蹤或數(shù)據(jù)記錄等更高級的功能時，MCU 將在系統(tǒng)中發(fā)揮更重要的作用。 通過低成本感應(yīng)縮減物料清單 部分電池組方案，可能采用 MCU 來檢測環(huán)境信息（例如溫度）。而MSP430FR235x上所具有的智能模擬組合 (SAC) 能給該類方案提供極大的助力。 SAC 可以替代運算放大器和其他模擬信號調(diào)節(jié)元件，從而縮減物料清單 (BOM)。另外 SAC 可以不借助外部電路元件，如電阻和偏置信號，以實現(xiàn)信號調(diào)節(jié)與放大，減少PCB空間，并降低成本。 此外，SAC 是一種運行時可實時配置的外設(shè)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化和調(diào)節(jié)。例如，SAC 具有可編程的增益模式，可根據(jù)不同設(shè)計進行配置，而無需更改反饋電阻器等任何外部元件。該方案可以減少外部元件的數(shù)量，從而增加設(shè)計靈活性，并降低BOM 成本。 在電池組系統(tǒng)中，除了溫度檢測外，SAC 也可配置為通用運算放大器，并與12 位ADC配合使用以完成對低邊電流的基本測量。 借助高性能存儲器提高可靠性 在高性能的電池應(yīng)用中， 往往需要基于長期數(shù)據(jù)的算法（例如運行狀態(tài)跟蹤和充電狀態(tài)跟蹤）。而在不確定的電源環(huán)境中， Flash可能難以支持頻繁記錄、低存儲延遲的要求，而將數(shù)據(jù)存在RAM里往往存在著數(shù)據(jù)掉電丟失的風(fēng)險。但是，具有鐵電隨機存取存儲器 (FRAM) 的 MSP430 器件可以從容應(yīng)對這類挑戰(zhàn)。FRAM 是一種高性能存儲器技術(shù)，能同時充當(dāng)Flash和RAM，可實現(xiàn)快速、低延遲、低功耗的非易失性存儲，而且數(shù)據(jù)可以按byte擦寫，擦寫次數(shù)接近無限次。在電池觸發(fā)過流或熱保護電路時，F(xiàn)RAM 的低延遲高速存儲功能可以極大降低意外斷電時數(shù)據(jù)丟失的可能性。 通過低功耗性能延長電池壽命 降低待機功耗意味著運行時間更長。MSP430 器件提供多種睡眠模式，幾乎可以滿足任何電源場景。以MSP430FR2355為例，其待機電流為 620nA，關(guān)機電流為 42nA。 SAC 的使用也有助于降低系統(tǒng)功耗。可以在需要時動態(tài)使能、在不需要時斷電以降低功耗。而傳統(tǒng)的信號調(diào)節(jié)技術(shù)采用分立式運算放大器，無論是否處于有效工作狀態(tài)，都會持續(xù)耗電。 TI也提供EnergyTrace 等軟件分析工具來觀察系統(tǒng)動態(tài)功耗，方便客戶的調(diào)試與優(yōu)化。此外，Code Composer Studio™ 軟件和IAR Embedded Workbench中集成的超低功耗 (ULP) Advisor 工具，可以幫助客戶從代碼的角度優(yōu)化功耗。 借助即用型 GUI 節(jié)省開發(fā)時間 一個全新系統(tǒng)的開發(fā)可能是一項挑戰(zhàn)性的任務(wù)。MSP430團隊提供的圖形用戶界面 (GUI)，可加快 BQ76952 的開發(fā)和調(diào)試過程，如圖 2 所示。將 MSP430FR2355 LaunchPad 開發(fā)套件與 BQ76952 評估模塊 (EVM)配套使用，您就可以詳細地了解重要電池數(shù)據(jù)。
圖 2：MSP+BQ 儀表板接口 結(jié)語 隨著功能需求的不斷增加，電池系統(tǒng)將趨于更高的能量密度、更高的安全性和更高的板載智能。而選擇合適的 MCU 有助于簡化產(chǎn)品開發(fā)流程，加快產(chǎn)品上市。多樣化的 MSP430 MCU 產(chǎn)品組合可讓您輕松選擇在性能、功耗和成本方面符合您需要的器件。查看以下鏈接，了解產(chǎn)品信息和技術(shù)資源。 |
