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基于PS501的智能电池系统

钜大LARGE  |  点击量:835次  |  2019年08月15日  

基于pS501的智能电池系统


引言


pS501是美国微芯科技公司推出的智能电池管理芯片,适用于2~4节锂离子及锂聚合物电池组,或6~12节镍氢及镍镉电池组,能准确计算出电池组的剩余容量、满充容量,以及预测电池的可运行时间和充电完成所需要的时间,提供电池监控功能,确保使用安全,先进的电池平衡功能可以延长电池寿命及工作时间。其通信协议符合SMBus1.1和SBdata1.1智能电池指令集。


特点和引脚说明


●特点


支持2~4节锂电池和6~12节镍电池。


基于pIC18FMCU内核,现场可编程的锂离子/锂聚合物/镍电池电量计量芯片。


遵循SMBus1.1和SBdata1.1。


精密的16位Δ-ΣA/D转换,电流测量精度为小于1mA。


18V最大输入电压,电压测量端可直接与电池芯相连接。


可编程I/O用于LED驱动和充放电保护和二次安完保护。


对不同的电池芯,用户可以配置不同的电池模型。


电池容量计量误差小于1%。


先进的放电完(EOD)判断方法。


16KB闪存和256ByteEEpROM。


高精度的内部振荡器。


极低的电源消耗,工作时耗电为200μA,采样模式时为100μA,休眠时仅为0.5μA。


增强型ESD保护能力。


12个通用可编程I/O口,其中2个为高电压(最高18V)开漏输出。


集成和外接温度传感器,实现两个位置温度检测功能。


内置最大平衡电流为8.4mA的电池平衡电路和外部电池平衡控制功能。


●引脚说明


pS501采用TSSOp28无铅封装,符合欧盟的RoSH以及各国的环保要求,其引脚排列如图1所示。超小体积的TSSOp封装(7.85mm×10.2mm)可节省pCB的空间,方便地安装于不同尺寸的电池包中,如图2所示。



图1pS501引脚图



图2基于pS501的智能电池包



pS501引脚功能简介


pS501内部结构和工作原理


●pS501内部结构


pS501的内部结构见图3。



图3pS501内部结构图


●处理器内核/存储器


pS501采用了pIC188位RISC单片机内核,其存储器资源包括16KB闪存,以及256ByteEEpROM,分别用于存储程序/数据和参数。这两种存储器均可通过SMBus接口进行重新编程,而不需要特别的编程接口。每片pS501在出厂前都已经烧录好Bootloader程序,针对不同型号用电设备,不同特性的电池芯,以及不同容量等配置信息用户可以使用powertool500软件设置生成不同的固件,在电池包生产现场下载固件,从而电池包的生产厂可以方便快速地对不同特性的电池芯,不同的上位机设备更改固件,而不需要改动硬件电路。


●A/D转换器


pS501利用高精度A/D转换器来进行电流、电压和温度的精确测量。A/D经过校准后可消除增益误差和偏移误差。基于pS501芯片的电池包管理pCBA在生产过程中除了要现场下载固件外,还要对A/D转换电路及硅时钟振荡器进行校准,校准的内容包括:电池组电压采样,每串电池芯电压采样,外部和内部温度采样,电流采样,以及硅时钟振荡器。因此不管是元件精度,pCB设计等造成的累加误差都可以通过校准最大程度地进行更正,从而确保每个pCBA对物理量的采样都是精确的,而这个过程花费的全部时间仅为15s,而且全过程全部自动进行,不需要人工干预。





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