基于PS501的智能電池系統

　　引言

　　PS501是美國微芯科技公司推出的智能電池管理芯片，適用于2～4節鋰離子及鋰聚合物電池組，或6～12節鎳氫及鎳鎘電池組，能準確計算出電池組 的剩余容量、滿充容量，以及預測電池的可運行時間和充電完成所需要的時間，提供電池監控功能，確保使用安全，先進的電池平衡功能可以延長電池壽命及工作時間。其通信協議符合SMBus 1.1和SBdata 1.1智能電池指令集。

　　特點和引腳說明

　　● 特點

　　支持2～4節鋰電池和6～12節鎳電池。

　　基于PIC18F MCU內核，現場可編程的鋰離子/鋰聚合物/鎳電池電量計量芯片。

　　遵循SMBus 1.1和SBdata 1.1。

　　精密的16位Δ-Σ A/D轉換，電流測量精度為小于1mA。

　　18V最大輸入電壓，電壓測量端可直接與電池芯相連接。

　　可編程I/O用于LED驅動和充放電保護和二次安完保護。

　　對不同的電池芯，用戶可以配置不同的電池模型。

　　電池容量計量誤差小于1%。

　　先進的放電完(EOD)判斷方法。

　　16KB閃存和256Byte EEPROM。

　　高精度的內部振蕩器。

　　極低的電源消耗，工作時耗電為200μA，采樣模式時為100μA，休眠時僅為0.5μA。

　　增強型ESD保護能力。

　　12個通用可編程I/O口，其中2個為高電壓(最高18V)開漏輸出。

　　集成和外接溫度傳感器，實現兩個位置溫度檢測功能。

　　內置最大平衡電流為8.4mA的電池平衡電路和外部電池平衡控制功能。

　　● 引腳說明

　　PS501采用TSSOP28無鉛封裝，符合歐盟的RoSH以及各國的環保要求，其引腳排列如圖1所示。超小體積的TSSOP封裝(7.85mm×10.2mm)可節省PCB的空間，方便地安裝于不同尺寸的電池包中，如圖2所示。

　　圖1 PS501引腳圖

　　圖2 基于PS501的智能電池包

　　PS501引腳功能簡介

　　PS501內部結構和工作原理

　　● PS501內部結構

　　PS501的內部結構見圖3。

　　圖3 PS501內部結構圖

　　● 處理器內核/存儲器

　　PS501采用了PIC18 8位RISC單片機內核，其存儲器資源包括16KB 閃存，以及256Byte EEPROM，分別用于存儲程序/數據和參數。這兩種存儲器均可通過SMBus接口進行重新編程，而不需要特別的編程接口。每片PS501在出廠前都已經 燒錄好Boot loader程序，針對不同型號用電設備，不同特性的電池芯，以及不同容量等配置信息用戶可以使用Powertool500軟件設置生成不同的固件，在電 池包生產現場下載固件，從而電池包的生產廠可以方便快速地對不同特性的電池芯，不同的上位機設備更改固件，而不需要改動硬件電路。

　　● A/D轉換器

　　PS501利用高精度A/D轉換器來進行電流、電壓和溫度的精確測量。A/D經過校準后可消除增益誤差和偏移誤差。基于 PS501芯片的電池包管理PCBA在生產過程中除了要現場下載固件外，還要對A/D轉換電路及硅時鐘振蕩器進行校準，校準的內容包括：電池組電壓采樣， 每串電池芯電壓采樣，外部和內部溫度采樣，電流采樣，以及硅時鐘振蕩器。因此不管是元件精度，PCB設計等造成的累加誤差都可以通過校準最大程度地進行更 正，從而確保每個PCBA對物理量的采樣都是精確的，而這個過程花費的全部時間僅為15s，而且全過程全部自動進行，不需要人工干預。