NEST207 May   2017 BQ27220 , BQ27426

 

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Russ Rosenquist

不論是設計超低功耗可攜式手持裝置，或是遠端無線電池供電感測器節點，準確量測、預測和報告電池充電狀態、電池健康狀態和剩餘裝置運作時間的需求，在各種應用中都變得越來越重要。

例如，許多物聯網 (IoT) 應用需要部署一個由彼此互聯、採用超低電池功耗裝置所構成的可靠網路。更具體來說，部署在工廠內外的工業現場儀器和資料擷取 (DAQ) 系統使用遠端監控器，在各種環境和運作條件下，感測並向主機系統報告資訊。對遠端儀器電池進行準確的充電狀態和健康狀態監控，是實現和維護可靠物聯網網路的關鍵。

TI 進階感測器和低功耗連線元件等新技術讓製造商能夠設計由無線電池供電的系統，大幅提高可靠性與性能，同時降低部署複雜性與成本。TI 的電池管理產品組合包含多種產品，可用於確保高效、可靠且適當地監控與運作此類系統。

例如，TI 的 bq27426 和 bq27220 電池電量計需要極少使用者配置和系統微控制器 (MCU) 韌體開發。雖然這些產品的標準配置面向智慧型手機等較高電流和較高電池容量的應用，但也可支援低電流應用，如應用說明「透過調整增強低電流應用解析度計量」中所述。

該適用於低功耗工業物聯網現場計量的高精度電池電量計參考設計由 TI 的 SimpleLink™ 超低功耗無線 MCU 平台提供支援，採用無線物聯網、Bluetooth® 低耗能、4½ 位元、100kHz 真 RMS 數位萬用表參考設計（圖 1 顯示其原理圖），示範如何在低電流應用中強化 bq27426 電量計的準確度與性能。

無線 DMM 原理圖圖 1 無線 DMM 原理圖

透過適當調整外部電流感測電阻器和各項 bq27426 電池設定參數，提高 bq27426 電流量測解析度，達成此性能提升。  在此準確度強化型電量計參考設計中，透過將標準 10mΩ 電流感測電阻器更換為 200mΩ 電阻器，使解析度從 1mA 提升至 50µA。  圖 2 說明與標準 1mA 解析度解決方案相比，50µA 配置的電流量測準確度提升了。

解析度量測錯誤圖 2 解析度量測錯誤

提升的電流量測準確度可強化系統電量計量精確度與性能。  例如，圖 3 顯示了無線 DMM 電池從完全充電狀態（0 小時）轉換到完全放電狀態（大約 28 小時）的過程中，兩種解析度配置下的剩餘時間誤差。

剩餘時間誤差圖 3 剩餘時間誤差

這些圖表突顯了在採用增強解析度配置後，剩餘時間估算精度的顯著提升。  這一點在標準解析度配置跨越 1mA 解析度邊界時特別明顯，如放電週期初期的尖峰所示。  此外，在需要更低系統負載電流的應用中，性能差異將變得更加顯著。

總而言之，可透過簡單的電阻器與電量計參數調整，最佳化物聯網、現場計量以及其他需要精確電池狀態量測的超低功耗系統。  因此，下次當您的低功耗應用需要補充能量時，請務必選用 TI 的電池電量計產品，以避免「能量耗盡」！