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准确测量便携式设备电池剩余电量的方法

时间:2021-04-01 00:59 点击次数:
  本文摘要:1.前言用于便携式电子产品。预计会告诉电池的剩余电量和可以随时持续的工作时间,并相应调整涉及的应用。这无疑会是一件非常方便的事情,尤其是对于适合智能手机的商务人士来说。长期以来,电池检测技术在笔记本电脑中很常见。 大多数笔记本电脑都有电源管理选项,以获得不同的电源工作模式和电池报警功能。然而,在较小的便携式产品市场上,这种技术仍然很少。便携产品得到的功能越来越多,用户不得不精确监控电池电量,从而灵活管理可用电源,具体注明剩余工作时间,尽可能缩短系统运行时间。

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1.前言用于便携式电子产品。预计会告诉电池的剩余电量和可以随时持续的工作时间,并相应调整涉及的应用。这无疑会是一件非常方便的事情,尤其是对于适合智能手机的商务人士来说。长期以来,电池检测技术在笔记本电脑中很常见。

大多数笔记本电脑都有电源管理选项,以获得不同的电源工作模式和电池报警功能。然而,在较小的便携式产品市场上,这种技术仍然很少。便携产品得到的功能越来越多,用户不得不精确监控电池电量,从而灵活管理可用电源,具体注明剩余工作时间,尽可能缩短系统运行时间。目前,大多数手机使用的电量测量方法相对简单,缺乏准确性。

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目前主流的检测方法是非常简单的测量电池电压,估算不应该比较的剩余电池电量。总功率除以4或5,也就是一般手机屏幕上可以看到4或5格的功率条,所以每个格的精度是25%或20%,似乎无法满足高精度剔除的应用。一般来说,这种用电压测量电量的方法是这样的:当电池静止时,电池的电压不会随着电池电量的收缩而逐渐上升。

这样就可以得到一个相对简单有效的对应关系,即电压对应电容。根据长期使用的电池的静态曲线(例如100毫安的静电),时间分为四等份。

以一个电池允许电压为4.2V的锂电池为例,这样的对应关系可以列为4.20V100%、3.85V75%、3.75V50%、3.60V25%、3.40V5%(因为手机几乎不可能使用光电池的功率,所以看起来这个精度低至25%)。此外,电池电压不会随着RFPA的功率提升而再次变化,一般不会增加0.2V-0.3V,如果在电压模拟中盲目使用,不会有更大的误差。为了解决电池电压突然升高的测量问题,目前工程师广泛采用的方法是利用软件算法对均值滤波器进行扩展,将一段时间内电池电压的均值进行扩展。

如果此期间的平均电池电压明显上升,则估计功率明显下降,否则表示功率没有变化。显然,用电池电压来模拟电池剩余电量的方法没有缺陷,但是用库仑计动态监测电池功耗来计算电池剩余电量的方法是非常准确的。飞兆半导体的FAN4010是这种应用的典型设备。它是一种电流检测传感器,专门用于检测便携式设备电池的电池/功耗电流。

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它可以将通过仪器检测电阻的电流信号切换为ADC可以检测的电压信号,从而计算出一段时间内的实际功耗。二、硬件电路的典型设计为了满足高精度电池电量监控的市场需求,FAN4010如果应用到电路中,需要优于抑制,并增加了具体的软件控制算法。图1是FAN4010的典型应用框图。外围只需要两个电阻Rsense和Rout,即包含一个高精度的缩放电路。

图2是内部结构原理示意图,所以没有Vsense=I_load*Rsense,Vout=0.01*Vsense*Rout,所以两者关系可以等到I_load=100*Vout/(Rout*Rsense),这样只要把Vout上的电压由ADC监控,然后除以未知的电阻值Rout和Rsense,就可以得到准确的阻抗消耗电流。只有总功率乘以准确的功耗值,才能得到准确的剩余功率。

电池电路也一样。图1 FAN4010应用框图图2 FAN 4010内部结构示意图FAN 4010典型应用框图及Rsense和Rout的拒绝如下。

图3显示了电池的电池电路,图4显示了电池的静电电路。


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