AMET004 May   2017 BQ27220 , BQ27426

 

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Russ Rosenquist

Ya sea en el diseño de dispositivos portátiles de mano de potencia ultrabaja o de nodos sensores inalámbricos remotos alimentados por batería, la necesidad de medir, predecir y comunicar con precisión el estado de carga de la batería, su estado de salud y el tiempo que resta para que el dispositivo funcione está cobrando cada vez más importancia en numerosas aplicaciones.

Por ejemplo, muchas aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) requieren la implementación de una red confiable de dispositivos interconectados y alimentados por batería de potencia ultrabaja. Para ser más específicos, los instrumentos industriales de campo y los sistemas de adquisición de datos (DAQ) instalados tanto dentro como fuera de las fábricas utilizan monitores remotos para detectar y transmitir información a un sistema central en diversas condiciones ambientales y operativas. El monitoreo preciso del estado de carga y del estado de salud de la batería de un dispositivo remoto es fundamental para lograr y mantener redes de IoT confiables.

Las nuevas tecnologías, como los sensores avanzados y los componentes de conectividad de baja potencia de TI, permiten a los fabricantes diseñar sistemas inalámbricos alimentados por batería, lo que mejora considerablemente la confiabilidad y el rendimiento, al tiempo que reduce la complejidad y el costo de la implementación. La gama de productos de administración de baterías de TI está compuesta por numerosos productos que se utilizan para garantizar una supervisión y un funcionamiento eficientes, fiables y adecuados de dichos sistemas.

Por ejemplo, los medidores de carga de baterías bq27426 y bq27220 de TI requieren una configuración mínima del usuario y un desarrollo de firmware del microcontrolador (MCU) del sistema. Aunque la configuración estándar de estos productos está dirigida a aplicaciones de mayor corriente y mayor capacidad de batería, como teléfonos inteligentes, también pueden admitir aplicaciones de menor corriente, como se explica en la nota de aplicación "Medición de resolución mejorada para aplicaciones de baja corriente mediante escalado".

Gracias a la plataforma de MCU inalámbrica de potencia ultrabaja SimpleLink™ de TI, el diseño de referencia del medidor de carga de batería de alta exactitud para la medición de campo en el IoT industrial de baja potencia utiliza el diseño de referencia del multímetro digital de 4 1/2 dígitos, 100 kHz True RMS con Bluetooth® Low Energy para el IoT inalámbrico (Figura 1muestra su diagrama de bloques) para demostrar cómo se puede mejorar la exactitud y el rendimiento del medidor de carga bq27426 en aplicaciones de baja corriente.

Diagrama de bloque del DMM inalámbricoFigura 1 Diagrama de bloque del DMM inalámbrico

Esta mejora en el rendimiento se logra aumentando la resolución de medición de corriente del bq27426 mediante un ajuste adecuado de la resistencia externa de detección de corriente y de diversos parámetros del perfil de batería del bq27426.  En el caso de este diseño de referencia para un indicador de nivel de combustible de mayor exactitud, la resolución se modificó de 1 mA a 50 µA sustituyendo la resistencia de detección de corriente estándar de 10 mΩ por una de 200 mΩ.  Figura 2 ilustra la mejora en la exactitud de la medición de corriente de una configuración de 50 µA en comparación con una solución estándar con resolución de 1 mA.

Error de medición de la resoluciónFigura 2 Error de medición de la resolución

Esta mayor exactitud en la medición de la corriente se traduce en una mayor exactitud y un mejor rendimiento del sistema de medición del nivel de combustible.  Por ejemplo, Figura 3 muestra el error de tiempo restante de ambas configuraciones de resolución a medida que la batería del DMM inalámbrico pasa de un estado de carga completa (0 horas) a un estado de descarga completa (~28 horas).

Error de tiempo restanteFigura 3 Error de tiempo restante

Estos gráficos destacan la mejora significativa en las estimaciones del tiempo restante asociadas a la configuración de resolución mejorada.  Esto resulta especialmente evidente cuando la configuración de resolución estándar cruza un límite de resolución de 1 mA, tal y como indican los picos que se observan en las primeras horas del ciclo de descarga.  Además, la diferencia de rendimiento será aún más notable en aplicaciones que requieran corrientes de carga del sistema aún más bajas.

En resumen, el simple escalado de los parámetros de las resistencias y los indicadores de nivel de combustible puede utilizarse para optimizar el IoT, los sistemas de medición de campo y otros sistemas de potencia ultrabaja que requieran mediciones precisas del estado de la batería.  Así que, la próxima vez que su aplicación de baja potencia necesite recargarse, ¡asegúrese de utilizar uno de los medidores de batería de TI para evitar quedarse sin energía!