1、锂离子电池管理中的锂离子电池管理中的问题与解决方案问题与解决方案郑刚郑刚2014年8月2CONFIDENTIAL以电池为核心的移动系统以电池为核心的移动系统 OVP Charger MUIC WLED Driver Audio Codec Buck LDO简化的锂离子电池应用系统简化的锂离子电池应用系统3锂离子电池的特性45CONFIDENTIAL锂离子电池的等效电路锂离子电池的等效电路End-of-Discharge Voltage Qmax：最大化学容量最大化学容量 EDV：放电终止电压放电终止电压 Quse IIN limit(IBAT500mA when USB500)充电电流调整充电
2、电流调整 模式模式恒定恒定IBAT 充电充电VBAT IIN 充电曲线与线性充电相同充电曲线与线性充电相同23USB 输入输入(5.0V,500mA)线性充电电流线性充电电流=500mA；开关式充电电流；开关式充电电流=(500mA/D)=833mA(D=0.6)595mA(D=0.84)开关式充电的充电曲线开关式充电的充电曲线 在输入限流情况下充电更快在输入限流情况下充电更快(不考虑电池发热问题不考虑电池发热问题,IC1C)充电充电电流电流调整调整输入输入电流电流受限受限241500mAH电池充电曲线比较电池充电曲线比较线性线性开关式开关式USB500 1500mAhr节约 11%时间 终止
3、充电电流=100mA25开关式充电开关式充电IC的逆应用的逆应用支持支持OTG能量流动方向能量流动方向VBAT=3.8V,OTG=5.0V,Load=0.15A26开关式充电的特点开关式充电的特点1.MOSFET功率消耗少功率消耗少2.大电流充电效率高大电流充电效率高3.低输入电流应用时，充得更快低输入电流应用时，充得更快4.支持支持USB-OTG设备设备(Boost模式模式)5.控制结构复杂控制结构复杂6.有开关噪声有开关噪声(EMI 问题问题)7.外部元件多外部元件多温度对充电策略的影响温度对电池容量、电压的影响温度对电池容量、电压的影响28RT9525应用电路应用电路29温度测量电路的参
4、数计算温度测量电路的参数计算30JEITA规范规范31RT9519A应用电路应用电路32RT9519A的温度检测方法和的温度检测方法和JEITA支持方法支持方法33RT9528应用电路应用电路34RT9528内部电路框图内部电路框图35RT9528的固定温度检测点的固定温度检测点36通过修改寄存器改变冷热判断温度通过修改寄存器改变冷热判断温度37温度对输出的影响温度对输出的影响通过通过TS电压触发电压触发38路径管理问题39输入、充电器、电池和负载之间的关系输入、充电器、电池和负载之间的关系40串联串联41负负载载电流先经过电池，再进入负载并联并联42负负载载电流同时进入电池和负载；自动切换；
5、电压有跳变。自动路径管理自动路径管理4343负负载载负载优先！RT9525内部框图内部框图(部分部分)44RT9525的输入电流限制的输入电流限制45APPM的表现形式的表现形式46让开关型让开关型Charger实现实现APPM47负负载载48动态功率管理动态功率管理(DPM)MIVR接系统接系统当电源供电能力低于系统和充电之需时，DPM起作用：输入电压降低，调整目标变成稳定输入电压至设定值。测试模式49RT9532的测试模式的测试模式50CONFIDENTIAL 输入限流模式(AICR)USB100：95mAUSB500：395mAI Set：up to 1.2AFactory：工厂模式/测
6、试模式 无需电池(No EOC)输出电流最大 2.3A 没有热调整 方便测试需要有电池或电池模拟器以防止进入EOC状态。51RT9450A的测试模式的测试模式 无需电池，自动输出4.3V电压，负载能力2.3A，不做热管理No Battery电池电量计了解电池充放电状况的工具5253CONFIDENTIALOCV vs DOD(放电深度，以其放电深度，以其 Qmax归一化归一化)1.Batteries with distinct capacity2.Normalized to their own Qmax电池在实际系统中的放电曲线电池在实际系统中的放电曲线54电流！电压！时间！容量！电流！电压！
7、时间！容量！55电量计概览电量计概览方法方法优势优势劣势劣势OCV 表检索只测电压，不测电流查表法，容易实施动态负载下 SOC 不准确库仑计报告剩余电量(mAh)报告 SOC(%)能补偿动态负载影响单次放电SOC精度高需要充满/放空学习周期需要电流检测电阻计量误差会累积自放电导致误差动态电压模型无需学习周期无需电流检测，直接报告SOC(%)无累积误差动态负载下响应速度慢不能报告剩余电量（无电流信息和容量信息）库仑计 +动态电压模型报告剩余电量(mAh)省略学习曲线报告SOC(%)无累积误差需要电流检测电阻OCV 表检索表检索56 优势 容易实施，无需复杂算法 劣势 充、放电下误差巨大 不同负载
8、下误差巨大 仅适合要求不高的应用l充电、放电电压不同充电、放电电压不同l不同负载下电压不同不同负载下电压不同库仑计方式电量计库仑计方式电量计57库仑计方式的误差累积和修正库仑计方式的误差累积和修正5859动态电压模型的实现动态电压模型的实现12-bitADCVoltaicGaugeAlgorithmBatteryOCV ModelVBATSDASCLALERTControllerI2CInterfaceRT9428 根据电池电压确定SOC，其算法是基于电池电压的迭代模型(VoltaicGaugeTM)。基于电压的算法可以得到平滑的SOC信息，不存在由电流和时间造成的累积误差。电量计的优化过程电
9、量计的优化过程60实际表现实际表现6162RT9428 概要概要 特点特点系统侧电量计 基于动态电压模型(VoltaicGauge TM)算法的精确相对容量(RSOC)无需充满/放空学习周期 平滑的SOC信息，无累积误差不需要电流检测电阻低电量报警低功耗(22mA/1mA)I2C接口WL-CSP-8B封装 应用电路简图应用电路简图63RT9420 概要概要 特点特点=RT9428WDFN-8L封装 应用电路简图应用电路简图过流、过压保护65过压保护在系统中的位置过压保护在系统中的位置66RT9718 过压保护过压保护IC集成4种保护功能 输入电压过压保护 电池过压保护 可设定过流保护 过热保护67VIN OVP1.过压发生，开关断开。响应时间1ms。2.过压结束，定时开始。3.恢复时间到，开关重启。1238ms68电池电池OVP1.电池发生过压状况(4.35V)2.持续180ms后开关断开（电压回落30mV后恢复）3.OVP连续发生16次后，开关永久性截止，直至POR12369OCP1.过流状况持续180ms，开关截止。2.64ms恢复时间后，开关重启。3.过流连续发生16次，开关永久性截止，直至POR。1264ms370关键参数关键参数
