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智能电源管理技术--原理简介一、专业术语6 V) V, R3 U8 Q; o7 C& \& a
1. LDO（Low Dropout Regulator）
. a, J8 ^3 x$ z2 E2 D7 u 低压差线性稳压器' u' R4 m) P* v, {/ E# ] i. F
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）
. J/ ~4 p0 d8 T8 \1 |, q 直流变直流
" _$ y+ \, l3 ~: ?% b( Q/ w 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）/ m% M5 G4 v. e4 t) ^5 V
这种端口的D+和D-线上具有15千欧的下拉电阻
( ~! ^2 y* z# d8 q3 G7 f& F* h: D2 [ 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 4 U( w2 U4 S, O1 \7 ]3 A. t
4. DCP （专用充电端口）
8 g. c$ F# {1 {' A 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。
" Q# \9 E; O" b9 n) z+ o 5. CDP （充电下行端口）
3 }( A) P- {+ y: e" h% r: s 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。8 ]+ W! \4 l0 L8 D% i- ?- k
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; z* Y- ]# ^ D; ~( K- ^8 u" U: S
1. PMU开机条件
' F) r/ V. \: F9 b, E0 k1 ^9 o1 P （1）ACIN电压由低到高，并达到有效值
' J b$ [& O. k （2）VBUS电压由低到高，并达到有效值
- ?4 M; G, e& Z, Q （3）长按power键 8 Z# S" ^& L# [# e/ n& [
2. PMU初始化流程 三、外部电源检测条件及通路选择, I6 f8 R% r9 E
1. ACIN和VBUS检测条件
5 ` z2 x( e4 k% [( j3 v （1）当ACIN < 3.5V时，PMIC认为ACIN不存在；
0 e- v; _$ }) d （2）当VBUS < 3.5V时，PMIC认为VBUS不存在； t% h; j3 n2 v+ X' J( R v# I6 a3 l
（3）当ACIN从低升至>3.75V时，PMIC认为ACIN来临；& m. t, J! U1 R! }* [9 p- ?
（4）当VBUS从低升至>3.75V时，PMIC认为VBUS来临；+ G. S7 K6 R. m( X$ | ?) C" ^
（5）ACIN或VBUS来临或消失后，PMIC会发出中断； ! Q# Q1 E9 T2 i) N) r3 h" g
2. ACIN和VBUS通路打开和关闭条件
# D! q5 F& h3 T) F+ R6 e( _ （1）当ACIN < VBAT + 0.05V时，ACIN path关闭；; h; z& t- L8 d
（2）当ACIN > VBAT + 0.25V时，表明ACIN可用；
4 A# z& @ D% ~7 R （3）当VBUS < VBAT + 0.05V时，VBUS path关闭；4 f% g8 `' k% Y. I& M _& W, Q
（4）当VBUS > VBAT + 0.05V时，VBUS可用； 3. VBUS限压限流功能
/ W' I6 N% m1 l: w1 b5 S: q$ W （1）VBUS限压功能永远有效，并可限流；
, s9 H2 t' q4 B0 p! x* R2 ~ （2）限流档：100/500/900/1500/2000/2500/3000/3500/4000mA
0 v2 I+ F K/ [. u0 M/ \! w 4. ACIN和VBUS通路选择
5 i- t. z8 ~. }- @8 P* O （1）ACIN和VBUS到IPSOUT的通路各有一个regulator，目标为5V；
; [$ ]3 y$ K; N0 [, R0 C （2）当输入电压 <= 5.06V，IPSOUT = （输入电压 - 60mV）；
/ Y4 J: N. O* K （3）当6.3V > 输入电压 > 5.06V，则IPSOUT = 5.0V；3 ?) G0 y, B: n. W) x7 E
（4）当输入电压 > 6.3V，IPSOUT = 5.0V，PMIC产生过压中断；
, R: _; V7 F) k+ M# `. @ （5）当输入电压 > 7V时，IPSOUT = 5.0V，PMIC直接关机；
- n6 E- ~5 k. k8 @9 F5 g! z9 u （6）如果ACIN和VBUS都存在且可用，不管电池情况如何，选用ACIN；
! F" r4 ~" M: V$ h3 P" c7 U （7）当ACIN从高到低 < 4.3V时，要马上打开VBUS patch；
8 }: Z. \, r* @, r X% R2 r 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2 [+ B3 B* l3 |- Z+ V
（1）PMIC监控IPSOUT和BAT的电压高低关系；" U% A/ r, K- |( g
（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； , ^& _6 Q( a) q
6. 各电源通路内阻要求; _$ ~$ D. M* l" ?
（1）BATSENSE和LOADSENSE之间的电阻，用于监测电池电流，并恒定充电电流；
, n/ _- a. ] q （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；
- }; x( u; Y, s+ h l+ G, |; m （3）ACIN path内阻要小于0.07ohm（70mΩ）；
J/ B% t, A% a/ w. I （4）VBUS path内阻要小于0.1ohm（100mΩ）；
8 c1 T# ` i# L: X （5）BAT-IPSOUT内阻小于0.03ohm（30mΩ）； 四、PMIC的充电机制
8 j y! z4 t/ ?6 ?# m4 B 1. PMIC充电流程0 E+ m& C2 H) Y3 P: p; S2 P
（1）PMIC内置2A PWM充电器，可工作在线性充电模式；4 o. [( K9 w0 Z
（2）当VBAT < 2.9V，涓流充电，电流为充电电流设定值的1/10;
2 e5 b1 J9 M& T* j, g# T' J" D: k （3）当VBAT > 3.0V，PMIC进入恒流充电，电流为寄存器设定电流；& T9 b. R1 I5 C# |- y8 U
（4）当VBAT > Vrch，且充电电流小于设定电流的10%，结束充电；
$ N+ C. r" E* `- C( B （5）当VBAT == Vtarget，则Charger进入恒压模式，) _6 D6 S( w+ x- T
当充电电流减小到设定电流的10%时，充电结束；
1 J. j' m0 t: g8 s, M 2. 充电异常情况处理
7 {, o7 c; E1 Z$ L; K8 ~; b （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 ! z- g8 B1 T- { d6 {4 i
1. 电池通路 阻抗计算条件
+ {; F1 w _- x B （1）外部电源可用，并处于充电状态；
! r% `5 c1 E1 L( ? （2）充电电流大于300mA；
- S% _" M5 |% M2 ] （3）BAT电压在3.5V至4.1V之间；
3 X# R& b7 A- H/ z8 U （4）充电等待时间足够，默认180秒； 9 o, t2 k# K5 z
2. 通路阻抗检测流程5 w$ M5 }% G* J
（1）判断检测条件是否满足；" o% h" ]# _# c% q$ ~* e5 i% P% c
（2）记录电池电压和充电电流，取平均值；! S' Z4 D% J7 `7 r. O
（3）关闭charger并延时，默认3分钟；% W0 t9 Q- V1 H" b- i3 ^, _0 G k4 O
（4）记录电池电压和电流，取平均值；# v+ W4 V% ~" d- M5 [
（5）计算RDC值，Rdc = dV/dI； 3. RDC计算公式推导
; w; I) I! W' W1 a1 ?" R! J1 r （1）Vbat1 = Ocv + i1*Rdc；2 F* M5 a& P U6 P: [% M5 @/ v
（2）Ocv = Vbat2 + i2*Rdc;# X- |8 }) e& S( s5 ?
（3）Vbat1 - Vbat2 = （i1+i2）* Rdc；- N5 w9 v4 C. M& }9 X4 M5 N) s
（4）Rdc = （Vbat1 - Vbat2）/（i1 + i2） = ΔV/ΔI； 9 l1 \. \0 L L9 C) N3 B
4. RDC校正: m' c0 Q+ t) Q$ Y# D' E
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
8 B8 u; z% D3 C( y. P, { 1. 充电状态下的互校过程' x) n! c8 x& a3 N0 b# n* Q
（1）OCV比例大于94%，且库仑计比例小于OCV比例% X% x# x9 y1 P$ I) b
--> 每隔一分钟提升库仑计比例1%，直至99%& B. j, }- v( t( ~* q
（2）库仑计比例大于94%，且OCV比例小于库仑计比例
) H _. W V& e8 a( D3 T- X3 `7 W --> HOLD住库仑计比例，同时HOLD住累加器的值，直至和OCV比例一样
% F: w+ g/ t9 y( r+ `# D （3）OCV比例为100%，且库仑计比例为100%7 @2 f, r! l: Z3 i) }- Z& e1 k4 I
--> HOLD住累加器的值，即库仑计counter的值不发生变化；
* d- q: {$ N* h: L, A: [' s- I （4）OCV比例为0%，且库仑计比例等于0%! ~7 a# V. t! |! Z
--> 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
# C- S8 C" t' P5 O4 _ （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$ P) y$ V" N) |8 g; a
--> 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
$ D+ C |8 t7 y& f, } （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) e8 @6 I9 a$ Y' l0 `# \9 A, v
--> 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& v6 x, h4 U' B3 b+ S
1. 电池容量和OCV-SOC曲线校正条件0 l+ c, c" `3 |1 H: c* }) Z+ |
（1）RDC正确检测有效
2 x. l: V! _; s （2）接入外部电源进行充电" Z9 L+ C, n. a6 u( K/ z4 l8 M
（3）OCV对应的百分比有效且低于关机报警值+3个百分点$ J$ X8 s" ?8 N( d
（4）容量校正时，容量校正status flag为0，OCV-SOC曲线校准时，同理
0 x8 r) Z3 U0 G4 l 2. 容量校正流程1 V9 r) f: s, U+ ]& ^1 }
（1）如果OCV比例等于0，则等待直至OCV比例开始大于0
% ], @) w; B6 w' Y0 e- Q9 r/ d3 S （2）记录此时OCV电流比例P0及清除库仑计二
; M* m) E8 I# |* t6 Z' o$ W （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
( D4 o0 H9 f, c2 O6 U （4）计算实际容量，Qmax = Qn/（Pn - P0）8 O# j8 e! G% c. y! ~ X
（5）更新电池总容量寄存器
3. OCV-SOC曲线校正" ^ ^6 n9 H _0 U) t) m
（1）充电结束，且OCV百分比达到100% j% n7 @) ]2 B* g+ P$ Z
（2）计算各级OCV对应的电量比：
^( L* V, O0 e9 b8 h& k. h& X O SOCi = P0 + Qi/Qmax6 o! e! u3 X7 y! @% E
（3）完成后，reset SOC-OCV曲线校正status flag0 n/ c! u5 [! }. V& B$ Q- J8 A
（4）更新OCV-SOC曲线的32级寄存器
' @' q( w9 a9 H* Q% R | 
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发表于 2019-6-28 09:00
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