电池快充指南——第2部分
指南——第1部分”介绍了有关快充电池系统模块设计的一些挑战。通过在电池包中实现电量计功能,原始设备制造商(OEM)可以设计智能快速充电器,来提升系统灵活性,更大限度地降低功耗,确保安全充电/放电,并改善整体使用者真实的体验。在第2部分中,我们将详细探讨怎么样去使用评估套件和树莓派板实现电池并联的快充系统。
评估简单充电系统并测试其功能,通常能够正常的使用评估套件来完成。这些套件包括配置充电系统所需的所有硬件和软件应用,以及基于图形用户界面(GUI)的工具和API。
但相应地,包含多个单元的复杂系统的相关评估工作也更加繁琐。复杂系统中可能有多个器件有必要进行表征。研发人员将需要编写一些软件代码来读取系统不同部分生成的信号,对其做多元化的分析,并采取行动。MAX17330可帮助管理包含两节锂离子电池的并联电池快充系统。如数据手册所述,MAX17330可用于同时对两节锂离子电池进行充电和控制。该系统要两个MAX17330 IC,每个IC管理一节锂离子电池,以及一个能够即时调整输出电压的降压转换器(如MAX20743)。
该系统还需要用一个微控制器来配置和管理电池充电,和处理两个IC之间的通信。本文选择的树莓派板是系统测试中广泛使用的平台,此外我们选用Python作为编程语言。树莓派通过I2C管理通信,并记录有助于评估和调试的重要系统参数,包括充电电流、电池电压和电池荷电状态(SOC)。这些数值均存储在Excel文件中,方便进行离线P架构
本节将介绍如何测试充电器和电量计(MAX17330)。本节还会说明并联充电可达到的实际性能。为了获得更大的灵活性和可控性,该器件由微控制器通过I2C进行编程。
可从MAX17330产品页面的“工具和仿真”选项卡中下载并使用基于GUI的MAX17330评估套件软件。使用配置向导(从“器件”选项卡中选择)可为MAX17330生成初始化文件)。INI文件中包含寄存器地址/寄存器值格式的器件寄存器初始化信息。微控制器需使用该文件来逐个配置MAX17330中的寄存器。
MAX20734降压转换器可在需要时提高两个MAX17330EVKIT上的电压。MAX20734降压转换器根据地址0x21处的内部寄存器值改变输出电压。降压转换器能通过I2C控制;已编写一个Python类来执行此操作。
最后,如图5所示,MAX20743EVKIT输出分压器被修改,输出范围为3 V至4.6 V(使用的值为R6 = 4K7和R9 = 1K3)。
其中,x为要在输出端施加的电压。虽然这种方法会有轻微误差,但也是根据电压估算所需寄存器值的好方法。
当MAX17330首次连接电池时,默认寄存器值设置强制IC进入关断状态。要唤醒器件,请按PKWK按钮。这将使临时保护MOSFET短路,从而唤醒两个MAX17330EVKIT。
为了便于使用,我们采用第二种方法来改变地址,这样做才能够使用同一INI文件来初始化两个器件。生成两个器件的通用设置可以简化器件配置,并消除有关手动输入地址的用户错误。
表4中的数据来自MAX17330数据手册,显示了I2CCmd寄存器如何根据ALERT GPIO引脚值动态更改器件地址。在这种情况下,可使用GoToSID和INcSID字段更改I2C地址:
非易失性空间中的某些寄存器需要重启固件才能使更改生效。因此,需要执行以下步骤:
接下来,我们需要启用充电器的中断:■ 设置(Config.Aen和Config.Caen)= 1参见表8。
我们需要能够读取寄存器以记录数据,并检查ALERT GPIO线上是否已生成中断。我们能够正常的使用如下脚本:
图6显示了从Excel文件的记录数据提取的并联充电曲线。请注意该曲线随步进充电曲线的变化情况。
另外,一旦器件从恒流(CC)阶段转为恒压(CV)阶段,降压转换器生成的电压能够更好的降低如下:
until VPCK= ChargingVoltage + 25 mV
以上就是管理1S2P充电配置所需的所有步骤。MAX17330-usercode.zip中包含了配置降压转换器(MAX20743)以及充电器和电量计(MAX17330)的Python代码。其中还包含了用于捕获重要充电参数和评估步进充电曲线的Excel数据日志。通过管理MAX17330产生的警报信号,微控制器可保持MAX17330的线性充电器接近压差,从而更大限度地降低功耗并支持高充电电流。使用MAX17330的电池包可存储已安装电池的参数,以便主机微控制器实现高效快充。这使得OEM可以用更简单、更便宜的降压转换器取代标准充电器IC器件,而不影响性能或可靠性。
设备充电时间是最重要的使用者真实的体验考量因素之一。MAX17330降压转换器采用小型IC封装,可以轻松又有效管理非常高的电流,从而缩短充电时间。通过采用两个MAX17330等的方式可支持以高电流并联充电,让研发人员能够以安全可靠的方式为多个电池充电,从而大幅节省充电时间。