如何在锂离子电池@@设计中实现运输节电@@模式@@@@

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作者@@:德州仪器@@Gautham

您是否有印象@@,许多电池供电的@@电子@@玩具在电池上有一个小型塑料拉片@@(如图@@@@1),将@@其拉下后这些玩具才开始动起来@@?这是关闭电池至产品有源电路的@@连接的@@一种@@方式@@,且是最早的@@一种@@@@“运输节电@@模式@@”。 

本文将@@介绍什么是运输节电@@模式@@@@@@,以及如何在产品中使用@@此功能来提供最佳用户体验@@。虽然本文主要将@@使用@@德州仪器@@电池充电管理集成电路作为示例@@,但您可将@@这些概念应用于正在开发的@@任何低功耗系统@@。

拉动电池供电产品上的@@拉片@@

图@@ 1:拉动电池供电产品上的@@拉片@@

什么是运输节电@@模式@@@@,为何需要它@@?

运输节电@@模式@@是产品消耗最低电池电流的@@状态@@。消费者希望在购买电池供电产品后能够立即使用@@它们@@。这意味着电池在运输期间和保质期内必须保持一定容量@@,这可能需要几个月甚至更长时@@间@@。 

锂离子电池@@已成为设计师的@@热门选择@@,因为@@它们可充电@@、支持高功率要求且极其轻便@@。但是@@,与非充电电池不同@@,您不能在使用@@锂离子电池@@的@@产品上放置塑料拉片@@。因此出于安全考虑@@,您希望避免使用@@这些电池@@。这意味着我们需要找到替代解决方案@@,以便在处于通断状态的@@产品中实现运输节电@@功能@@。

您可能想知道为何当@@@@“运输节电@@”只发生一次时@@您就应该关注运输节电@@模式@@@@,但这并不完全正确@@。运输节电@@模式@@是产品消耗最低静态电流的@@状态@@,同时@@等待用户按下按钮@@导通产品@@。例如@@,德州仪器@@的@@@@BQ25120A主动监控待插入的@@适配器或按钮输入@@@@,同时@@消耗@@2 nA的@@典型电流@@。

我们经常建议设计人员在产品即将@@出厂装箱@@、产品正在使用@@且电池电量不足@@、以及产品正在使用@@且用户想关闭产品时@@实施运输节电@@模式@@@@。

BQ25120A系列产品充电器@@的@@运输节电@@模式@@使用@@按钮接口实现@@,如图@@@@2所示@@。按钮输入@@(/MR)在内部上拉至@@VBAT管脚@@。当@@器件处于运输节电@@模式@@且用户按下@@/MR按钮时@@@@,产品将@@退出运输节电@@模式@@@@。

您无需在此管脚@@上使用@@电容@@,因为@@信号在内部已消除故障@@,但通常其在某些原理图@@中可见@@。若@@开关暴露给用户@@,您可选择使用@@瞬态电压抑制二极管进行保护@@。/MR管脚@@上的@@低电压读数转换为@@“ 按下按钮@@”动作@@。连接到微控制器@@@@(MCU)以驱动@@/MR管脚@@时@@要小心@@,因为@@/MR管脚@@上的@@电压被拉至电池电压本身@@。通常采用@@N通道金属氧化物半导体来模拟无按钮系统中@@MCU的@@“按压@@”动作@@。 

MR管脚@@上的@@内部上拉@@

图@@ 2:MR管脚@@上的@@内部上拉@@

当@@产品即将@@装箱时@@@@,EN_SHIPMODE命令@@通过@@@@I2C发送@@,器件等待进入运输节电@@模式@@@@,直至@@VIN(充电器@@)断开@@,如图@@@@3所示@@。

工厂生产线运输节电@@模式@@图@@例@@

图@@ 3:工厂生产线运输节电@@模式@@图@@例@@

我看到生产线上存在很多挑战@@。在实验室中运行很有效@@,但在一条生产线上每小时@@生产几百种@@产品时@@@@,这可能是另一回事@@。产品处在夹具上@@,若@@VIN适配器未弹回@@,装配工无法正确拉出产品@@。当@@VIN看似重新插回时@@@@,充电器@@将@@退出运输节电@@模式@@@@。这种@@情况下@@,如何确保产品处于运输节电@@模式@@@@?

答案很简单@@:VIN存在时@@@@,设置@@EN_SHIPMODE命令@@。一旦产品离开为@@VIN供电的@@夹具@@,将@@/CD管脚@@抬升@@,以执行运输节电@@模式@@命令@@@@,且在装箱前将@@器件置于运输节电@@模式@@@@,如图@@@@4所示@@。在所有这些序列中@@,/MR被推动@@,以显示该器件确实进入了@@运输节电@@模式@@@@。

一家带有弹性适配器的@@工厂中的@@运输节电@@模式@@图@@例@@

图@@ 4:一家带有弹性适配器的@@工厂中的@@运输节电@@模式@@图@@例@@

当@@产品电池电量不足时@@@@,通常最好的@@掉电方式是保留一些备@@用容量@@,然后进入运输节电@@模式@@@@。当@@用户按下按钮@@时@@@@,器件可以读取电池电量@@。若@@电池电量过低@@,产品可能会显示警告并返回到运输节电@@模式@@@@,如图@@@@5所示@@。例如@@,使用@@BQ25120A时@@,可使用@@单个寄存器写入发送@@运输节电@@模式@@命令@@@@,如图@@@@6所示@@。

 产品唤醒程序@@

图@@ 5:产品唤醒程序@@

通过@@I2C命令@@进入运输节电@@模式@@@@

图@@ 6:通过@@I2C命令@@进入运输节电@@模式@@@@

此外@@,要创建电源通断按钮@@@@,您仍然可使用@@@@/MR管脚@@,通过@@配置@@MRREC寄存器以进入运输节电@@模式@@@@,并编程按钮的@@持续时@@间@@,以确定需要保持低电平的@@时@@长@@;您刚刚创建了@@一个断电按钮@@。若@@要重新唤醒@@,请再次按下按钮@@@@,如图@@@@7所示@@。

电源通断按钮@@

图@@ 7:电源通断按钮@@

希望本文能让您了@@解如何使用@@充电器@@上的@@某些功能@@,并准备@@好在您的@@下一个产品中实现运输节电@@模式@@@@!

文章来源@@:TI E2E™ 中文设计论坛@@

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