作者：德州儀器 電池技術(shù)發(fā)展催生了全新一代的個(gè)人電子產(chǎn)品。也得益于技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)等具有嚴苛電源要求的產(chǎn)品也有極大的發(fā)展。如今隨著(zhù)大規模的使用，電池必須比以往任何時(shí)候都安全，高效，和智能。而隨著(zhù)人們對智能電池組系統的功能需求不斷增加，選擇合適的 MCU 也變的越來(lái)越重要。在本文中，我們將對 MSP430™ 的生態(tài)系統進(jìn)行深入的探討，幫助讀者了解如何利用這些功能來(lái)解決電池組系統中的挑戰。 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。而部分設計需要更多電池系統的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以實(shí)現更精確的監測和控制，這可以采用BQ76952 等電池監測型IC。 通常情況下，高端電池管理 IC 會(huì )搭載微控制器 (MCU)，以進(jìn)行電池管理IC配置，通信，數據處理與計算，如圖 1 所示。
圖 1：鋰離子電池組框圖 另外，當系統需要電量追蹤或數據記錄等更高級的功能時(shí)，MCU 將在系統中發(fā)揮更重要的作用。 通過(guò)低成本感應縮減物料清單 部分電池組方案，可能采用 MCU 來(lái)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(lèi)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節元件，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(shí)現信號調節與放大，減少PCB空間，并降低成本。 此外，SAC 是一種運行時(shí)可實(shí)時(shí)配置的外設，從而實(shí)現系統的動(dòng)態(tài)優(yōu)化和調節。例如，SAC 具有可編程的增益模式，可根據不同設計進(jìn)行配置，而無(wú)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量，從而增加設計靈活性，并降低BOM 成本。 在電池組系統中，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 在高性能的電池應用中， 往往需要基于長(cháng)期數據的算法（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，而將數據存在RAM里往往存在著(zhù)數據掉電丟失的風(fēng)險。但是，具有鐵電隨機存取存儲器 (FRAM) 的 MSP430 器件可以從容應對這類(lèi)挑戰。FRAM 是一種高性能存儲器技術(shù)，能同時(shí)充當Flash和RAM，可實(shí)現快速、低延遲、低功耗的非易失性存儲，而且數據可以按byte擦寫(xiě)，擦寫(xiě)次數接近無(wú)限次。在電池觸發(fā)過(guò)流或熱保護電路時(shí)，FRAM 的低延遲高速存儲功能可以極大降低意外斷電時(shí)數據丟失的可能性。 通過(guò)低功耗性能延長(cháng)電池壽命 降低待機功耗意味著(zhù)運行時(shí)間更長(cháng)。MSP430 器件提供多種睡眠模式，幾乎可以滿(mǎn)足任何電源場(chǎng)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功耗�？梢栽谛枰獣r(shí)動(dòng)態(tài)使能、在不需要時(shí)斷電以降低功耗。而傳統的信號調節技術(shù)采用分立式運算放大器，無(wú)論是否處于有效工作狀態(tài)，都會(huì )持續耗電。 TI也提供EnergyTrace 等軟件分析工具來(lái)觀(guān)察系統動(dòng)態(tài)功耗，方便客戶(hù)的調試與優(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(hù)從代碼的角度優(yōu)化功耗。 借助即用型 GUI 節省開(kāi)發(fā)時(shí)間 一個(gè)全新系統的開(kāi)發(fā)可能是一項挑戰性的任務(wù)。MSP430團隊提供的圖形用戶(hù)界面 (GUI)，可加快 BQ76952 的開(kāi)發(fā)和調試過(guò)程，如圖 2 所示。將 MSP430FR2355 LaunchPad 開(kāi)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據。
圖 2：MSP+BQ 儀表板接口 結語(yǔ) 隨著(zhù)功能需求的不斷增加，電池系統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(jiǎn)化產(chǎn)品開(kāi)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。 |
