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智能电源管理技术--原理简介一、专业术语7 {1 E" L; w9 _3 q, d8 O _& E% o
1. LDO（Low Dropout Regulator）
9 E) `8 q1 \3 L( _5 v 低压差线性稳压器+ E8 B4 T% [2 W& s, s
优点：稳定性好，负载响应快，输出纹波小 缺点：效率低，输入输出的电压差不能太大 2. DC-DC（Direct Current to Direct Current）: O0 p, _; g/ E% z) M) O: N" \
直流变直流 ^$ _ b# F! S# ]% t/ ^& H) D) M
优点：效率高，输入电压范围较宽 缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大 3. SDP （标准下行端口）
' c6 Z* K G5 n, ?% V' C' Z 这种端口的D+和D-线上具有15千欧的下拉电阻! R8 C" e9 _4 p1 R+ }
限流值为：挂起时2.5mA，连接时100mA，连接并配置为较高功率时为500mA + U. y/ Y! r/ b0 _ }; D. O/ |; x6 b
4. DCP （专用充电端口）
, F0 m4 m' o: I3 S L& K! J T8 G7 r 这种端口不支持任何数据传输，但能够提供1.5A以上的电流。端口的D+和D-线之间短路，无需枚举。
; f# W7 ~# q8 R4 g; E 5. CDP （充电下行端口）, |7 _' Y3 v" ?7 w: f
这种端口既支持大电流充电，也支持完全兼容USB2.0的数据传输。5 E1 X, P2 \5 u9 J# v
端口具有D+和D-通信所必需的15千欧下拉电阻，也具有充电器检测阶段切换的内部电路。内部电路允许便携
设备将CDP与其它类型端口区分开来。 二、PMU开机启动及初始化
% c* [& {6 T' J, e 1. PMU开机条件( V- G+ M% U. Z
（1）ACIN电压由低到高，并达到有效值
5 ^8 U* w! Z" d6 e6 q6 e （2）VBUS电压由低到高，并达到有效值
! J8 f2 z, B+ H, w1 @$ f （3）长按power键 / `6 v" b; |. X. P) e( d
2. PMU初始化流程 三、外部电源检测条件及通路选择
/ a8 ?1 \& v7 c" q7 L- L" A9 X 1. ACIN和VBUS检测条件
% U. f/ S5 r# P) m# M （1）当ACIN < 3.5V时，PMIC认为ACIN不存在；4 @% X' g! g6 m, m# i
（2）当VBUS < 3.5V时，PMIC认为VBUS不存在；; l; p% _' u w) e u& Q, r
（3）当ACIN从低升至>3.75V时，PMIC认为ACIN来临；
( }6 S" n7 h# ^5 ^- a% ]6 T' u （4）当VBUS从低升至>3.75V时，PMIC认为VBUS来临；
8 Z9 g7 F& P! o Y （5）ACIN或VBUS来临或消失后，PMIC会发出中断； + f/ j$ R0 s+ T8 Y0 L
2. ACIN和VBUS通路打开和关闭条件8 i4 U5 S8 _' R" Y# @2 l( V
（1）当ACIN < VBAT + 0.05V时，ACIN path关闭；
6 \* i2 h5 P2 e: @& ?2 N5 u: B: w （2）当ACIN > VBAT + 0.25V时，表明ACIN可用；1 k. D# Q# v8 O5 g; C2 }, }
（3）当VBUS < VBAT + 0.05V时，VBUS path关闭；
- B% `2 B, x# ]4 t* A) S4 p （4）当VBUS > VBAT + 0.05V时，VBUS可用； 3. VBUS限压限流功能% A' W+ H1 F) l6 R% n2 x: d4 P7 a
（1）VBUS限压功能永远有效，并可限流；
5 v$ T3 V# _1 P# I （2）限流档：100/500/900/1500/2000/2500/3000/3500/4000mA + |0 r" n1 B/ ]# K' w' @& A
4. ACIN和VBUS通路选择
& S6 t) U7 F" F7 X4 B （1）ACIN和VBUS到IPSOUT的通路各有一个regulator，目标为5V；
$ v! L. T. i5 V5 D. a5 |+ m: v （2）当输入电压 <= 5.06V，IPSOUT = （输入电压 - 60mV）；4 N# A8 X& C, f
（3）当6.3V > 输入电压 > 5.06V，则IPSOUT = 5.0V；% M- W9 F( t {! p
（4）当输入电压 > 6.3V，IPSOUT = 5.0V，PMIC产生过压中断；( @! I/ z' F9 Z/ U4 w) o
（5）当输入电压 > 7V时，IPSOUT = 5.0V，PMIC直接关机；
1 T1 Q5 A$ R1 m5 F% l. K3 ~ （6）如果ACIN和VBUS都存在且可用，不管电池情况如何，选用ACIN；+ c8 C1 T! ?2 I
（7）当ACIN从高到低 < 4.3V时，要马上打开VBUS patch；
3 Y2 K" a. c {3 n! R3 J 当ACIN重新来临并可用时，PMIC会关闭VBUS并恢复ACIN path； 5. IPSOUT和BAT的通路选择& } ?( a" F# r# b0 H: u8 W
（1）PMIC监控IPSOUT和BAT的电压高低关系；* Y* K& ?; C8 m. }# A& q
（2）当IPSOUT低于VBAT-0.04V时，表明外部电源ACIN或VBUS不能满足系统耗电的需求而导致IPSOUT下 降，此时就要打开BAT到IPSOUT的开关；一旦IPSOUT >= VBAT - 0.01V，马上关断此开关； 8 }" r; _+ G2 b
6. 各电源通路内阻要求; X% d( f5 D! A3 k$ _
（1）BATSENSE和LOADSENSE之间的电阻，用于监测电池电流，并恒定充电电流；
# I, g4 I( ^" P# E2 }9 n! q9 B （2）BATSENSE/LOADSENSE的拉线一定要尽量靠近采样电阻的两端，并靠近IC管脚；
( n" J4 t+ o. A2 N7 v' V' }$ m （3）ACIN path内阻要小于0.07ohm（70mΩ）；
q F v0 y) v f7 x （4）VBUS path内阻要小于0.1ohm（100mΩ）；+ n0 {5 ~8 }# v
（5）BAT-IPSOUT内阻小于0.03ohm（30mΩ）； 四、PMIC的充电机制
# P+ b$ I8 p7 [. k7 P 1. PMIC充电流程9 r8 x3 D. g. x5 T' c z
（1）PMIC内置2A PWM充电器，可工作在线性充电模式；
. h4 y3 I- W) p' g, l （2）当VBAT < 2.9V，涓流充电，电流为充电电流设定值的1/10;8 g6 L9 ~( w9 X* L/ r; F/ P- }
（3）当VBAT > 3.0V，PMIC进入恒流充电，电流为寄存器设定电流；
& q; e# U9 w4 j" f （4）当VBAT > Vrch，且充电电流小于设定电流的10%，结束充电；0 N6 F8 |/ ] c
（5）当VBAT == Vtarget，则Charger进入恒压模式，( Z( i% p2 H l' l
当充电电流减小到设定电流的10%时，充电结束；
# J+ G( }& c$ G4 _ 2. 充电异常情况处理
4 O, T1 G! {3 a （1）一旦启动预充电模式，PMIC就开启charger timer1，若50分钟以内，PMIC不能从预充电模式进入恒流模
式，则PMIC进入电池激活模式，同时发出IRQ，表示电池可能损坏； （2）在电池激活模式，charger给电池始终以5mA充电，直至VBAT>Vrch才退出激活模式，若始终达不到此条 件，就只有等ACIN和VBUS消失； 五、RDC计算
Y8 c$ F( E5 ]7 c" Y# e9 R5 q$ ` 1. 电池通路 阻抗计算条件
% e! C* ]7 z0 C/ L( P8 u （1）外部电源可用，并处于充电状态；
; e8 n- c; y' S( e& { （2）充电电流大于300mA； ( [/ p! _6 F: `; s
（3）BAT电压在3.5V至4.1V之间； $ J, X# E4 D, I+ x
（4）充电等待时间足够，默认180秒； ' [3 I" R! A- ~" \- w# W. E9 g
2. 通路阻抗检测流程
2 H# h2 O$ W" l8 C （1）判断检测条件是否满足；* K' r. K4 O! [! r5 x
（2）记录电池电压和充电电流，取平均值；
3 ]3 ~; C; u' s' ]! |( L8 Z （3）关闭charger并延时，默认3分钟；
1 m& H3 \: J V( P （4）记录电池电压和电流，取平均值；
' ^: f, i; d, \ C3 i5 p J1 \3 w （5）计算RDC值，Rdc = dV/dI； 3. RDC计算公式推导7 W+ v2 e# ?. p
（1）Vbat1 = Ocv + i1*Rdc；
% m1 Y9 ]- S& l2 d- l% g: W （2）Ocv = Vbat2 + i2*Rdc;
1 a) {/ l& }+ K8 p( P7 z9 n （3）Vbat1 - Vbat2 = （i1+i2）* Rdc；
0 T/ D0 y- F/ l; A! x. L* g2 o （4）Rdc = （Vbat1 - Vbat2）/（i1 + i2） = ΔV/ΔI； 8 W% V0 x, B& d2 a- ?8 J
4. RDC校正4 T/ k6 o" o# Q1 `% e$ p% ]
在非充电状态转为充电状态时，如果检测到基于实时的OCV电量百分比在状态转换前后跳跃大于4%，则启动 计算RDC校正流程，RDC偏小时，每次增大4step，RDC偏大时，每次减小3step； 六、OCV/库仑计互校过程6 ^# [6 I) M- Z7 ?( {8 |, U& U, p
1. 充电状态下的互校过程* O7 k* Y; b& x
（1）OCV比例大于94%，且库仑计比例小于OCV比例
* x( e% S, j$ s% i' w --> 每隔一分钟提升库仑计比例1%，直至99%, A7 i u! r- f) |& z
（2）库仑计比例大于94%，且OCV比例小于库仑计比例
' t( X3 f1 [& z, y# B/ Q' G --> HOLD住库仑计比例，同时HOLD住累加器的值，直至和OCV比例一样6 N+ M1 l+ Y8 E4 r: ]
（3）OCV比例为100%，且库仑计比例为100%$ x' @4 P& _ ]
--> HOLD住累加器的值，即库仑计counter的值不发生变化；$ p ], x" `# M! F5 e4 [, Q H
（4）OCV比例为0%，且库仑计比例等于0%' {/ }# }, n) \4 z. g' g
--> 库仑计比例和累加器的值HOLD住为0，直至OCV比例开始大于0%，库仑计一开始正常累计； 2. 放电状态下的互校过程: V- }( W. z& h# v! @$ ~
（1）OCV比例小于关机报警设置寄存器值+8，同时库仑计比例大于OCV比例- C; N- k ]% E
--> 每隔1分钟库仑计比例降低1%，累加器一同变更，直至OCV和库仑计相等， 之后库仑计比例跟随OCV比例变化* h' ^& S+ R, {
（2）库仑计比例小于关机报警设置寄存器值+6，同时，OCV比例大于库仑计比例! r1 y2 O" t7 e" [4 u$ S! `1 e
--> HOLD住库仑计比例，同时HOLD住累加器的值，直至OCV和库仑计相等， 之后库仑计比例跟随OCV比例变化 七、实际电池容量校正3 L* Y" C- L) x# J7 \* p' h
1. 电池容量和OCV-SOC曲线校正条件
0 v9 V1 T: U" }7 y （1）RDC正确检测有效
" ~( W( }1 l9 q5 q0 n! E （2）接入外部电源进行充电
) i: i: x0 a0 ?$ b2 i （3）OCV对应的百分比有效且低于关机报警值+3个百分点
* X- B! H7 G/ j8 \0 V( @5 Q （4）容量校正时，容量校正status flag为0，OCV-SOC曲线校准时，同理
, [1 E0 Z C2 m 2. 容量校正流程
( V4 Q; `% o! p8 q) ~8 E （1）如果OCV比例等于0，则等待直至OCV比例开始大于0# l* B( ?9 t2 m! [# H; y
（2）记录此时OCV电流比例P0及清除库仑计二
& G' m9 Y$ l( m （3）充电到OCV比例大于容量校正结束比利时，记录此时OCV比例Pn，库仑计二的值Qn/ {9 A- Y4 W$ F! {4 d5 |
（4）计算实际容量，Qmax = Qn/（Pn - P0）) k4 X- Q2 E; ?$ ]" J5 E
（5）更新电池总容量寄存器
3. OCV-SOC曲线校正, J/ ?7 O+ @5 A8 v4 p+ I
（1）充电结束，且OCV百分比达到100%# w0 {- T/ R% ?. R# l( K) x l
（2）计算各级OCV对应的电量比：9 R d3 n! i0 L% l4 X
SOCi = P0 + Qi/Qmax
6 |' n( z* G% D2 h% z+ e3 R （3）完成后，reset SOC-OCV曲线校正status flag5 d% g7 Z% ]1 @, S8 h6 w
（4）更新OCV-SOC曲线的32级寄存器
# l! Q# m, b% O1 x- D | 
/1 
发表于 2019-6-28 09:00
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