發布日期：2022-04-20 點擊率：58
無論是設計超低功耗便攜式手持設備還是遠程無線電池供電傳感器節點，準確測量、預測和報告電池充電狀態、電池健康狀況和剩余設備運行時間的需求在眾多應用中變得越來越重要。
例如，許多物聯網 (IoT) 應用程序需要部署由互連的超低電池供電設備組成的可靠網絡。更具體地說，部署在工廠內外的工業現場儀器和數據采集 (DAQ) 系統使用遠程監視器來感知各種環境和操作條件下的信息并將信息報告給主機系統。遠程儀器電池的準確充電狀態和健康狀態監測對于實現和維護可靠的物聯網網絡至關重要。
物聯網（IoT）正在將現實世界里的“模擬”事件轉換成網絡的行動和反應，連在網絡中的物聯網節點能夠監測模擬事件，并且在需要報告的事件發生時，將其進行轉化后通過互聯網報告給應用程序，以完成相應的任務。其中最突出的物聯網應用類別是使用電池供電的傳感器，它們被放置在沒有電線的區域來監測事件，并通過無線網絡與物聯網通信。大多數情況下，這些產品是始終開啟的、由電池操作的無線傳感器，支持無線協議、一個MCU 和至少一個模擬傳感器。
面臨的挑戰是在單一電池或一次充電的情況下，如何將產品足以感知環境的續航時間最大化。該挑戰可細化為以下方面：
00001. 根據應用程序要求，勝任實時感知任務；
00002. 完成傳感器測量，同時盡可能少地使用能源；
00003. 保持“周期性工作”MCU 外圍設備，并讓 CPU 內核盡可能多地處于睡眠狀態。
在這種應用中，很多MCU的典型做法是喚醒MCU內核然后使用各種外設去完成傳感器測量。當有事件（例如開門）需要報告時，MCU 進行了報告并返回至其周期性工作規律流程中。這將消耗大量電能，且不能使電池巡航時間最大化，因為運行的“整個MCU”中，包括很多外圍設備和無關內核運轉都在消耗電能。
實際上，這種方法很可能導致較差的客戶體驗：客戶將設備置于其環境中，將其設置在網絡上并啟用，但幾個月之后，設備就因為較差的電池電源管理能力而停止工作。
TI 的高級傳感器和低功耗連接組件等新技術使制造商能夠設計無線電池供電系統，顯著提高可靠性和性能，同時降低部署復雜性和成本。TI 的電池管理產品組合由眾多產品組成，用于確保此類系統的高效、可靠和適當的監控和運行。
例如，TI 的bq27426和bq27220電池電量計需要最少的用戶配置和系統微控制器 (MCU) 固件開發。雖然這些產品的標準配置面向更高電流和更高電池容量的應用，例如智能手機，但它們也可以支持低電流應用，如應用筆記“使用縮放增強低電流應用的分辨率測量”中所述。
在 TI 的 Simplelink? 超低功耗無線 MCU 平臺的支持下，用于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使用無線物聯網、Bluetooth?低功耗、4 1/2 位、100kHz 真有效值數字萬用表參考設計（圖 1 顯示了其框圖）展示了如何在低電流應用中提高 bq27426 電量計的精度和性能。
圖 1：無線 DMM 框圖
這種性能改進是通過適當調整外部電流檢測電阻和各種 bq27426 電池配置參數來提高 bq27426 電流測量分辨率來實現的。在此增強型準確度電量計參考設計中，通過用 200mΩ 電阻器替換標準 10mΩ 電流檢測電阻器，分辨率從 1mA 變為 50μA。圖 2 說明了與標準 1mA 分辨率解決方案相比，50μA 配置的電流測量精度改進。
圖 2：分辨率測量誤差
這種改進的電流測量精度帶來了更好的系統電量計量精度和性能。例如，圖 3 顯示了當無線 DMM 電池從完全充電狀態（0 小時）轉換到完全放電狀態（~28 小時）時兩種分辨率配置的剩余時間誤差。
圖 3：剩余時間誤差
這些圖突出了與增強分辨率配置相關的剩余時間估計的顯著改進。這在標準分辨率配置跨越 1mA 分辨率邊界時尤為明顯，如放電周期早期的雜散所示。此外，在需要更低系統負載電流的應用中，性能增量將變得更加重要。
總之，簡單的電阻器和電量計參數縮放可用于優化物聯網、現場計量和其他需要精確電池狀態測量的超低功耗系統。
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