本文將使用基于NXPiMX7ARM處理器的來自ToradexColibriiMX7的低功耗演示板來展示鋰電池的應(yīng)用方案。

iMX7采用了ArmCortex-A7和Cortex-M4核的異構(gòu)多核處理技術(shù)。在應(yīng)用核上運(yùn)行嵌入式Linux系統(tǒng)，并在M4核上運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)FreeRTOS。而我們將使用該演示展板來展示鋰電池的應(yīng)用方案。之所以取名低功耗演示，是因?yàn)槲覀兛梢躁P(guān)閉CortexA7核心，并只運(yùn)行i.MX7M4核心來讀取傳感器和控制SPILCD液晶顯示屏。下面是框圖介紹。

ColibriiMX7低功耗演示板框圖

我們對(duì)電池系統(tǒng)的要求：

通過5VUSBBC1.2充電

5V到20V可變外部電源

5V和3.3V系統(tǒng)電壓

電池使用時(shí)間超過1天

從ColibriiMX7技術(shù)手冊得知CPU在最大負(fù)荷時(shí)需要最高300mA的電流。如我之前的建議，我們將會(huì)使用兩個(gè)串聯(lián)的可拆卸電池，而不是更加危險(xiǎn)的并聯(lián)方式。我們使用TIBQ2920x實(shí)現(xiàn)電壓保護(hù)并提供針對(duì)2S鋰電池自動(dòng)平衡。也可以通過外部方式實(shí)現(xiàn)電池平衡。對(duì)于演示展板，完全可以使用自主主動(dòng)平衡，就像你在很多消費(fèi)品設(shè)備里看到的一樣。我還是推薦使用專用引腳控制平衡充電，只在更高的SoC層面控制，避免過度或者過早的放電。我們使用LT的LTC2943電池計(jì)量表通過I2C總線來測量電流、電壓和溫度，并在SPI液晶顯示屏上顯示實(shí)際的充電狀態(tài)。該器件使用一個(gè)14位delta-sigmaADC獲取準(zhǔn)確的庫倫值。我們只使用BC1.2標(biāo)準(zhǔn)，電壓維持在5V。因此，TIBQ24392用作電池充電檢測芯片。我建議仔細(xì)閱讀該芯片手冊，認(rèn)真研究充電檢測框圖。充電電路的核心是帶有降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的ISL9237，所以我們能夠使用USB的5V和外部5V到20V直流電源為電池充電，如下圖示例。

這是一個(gè)非常豪華的方案，滿足我們的需求并展示了可能的選擇。然而對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用案例，我建議只使用一個(gè)直流電源并固定電壓，并使其高于電池的最大電壓。另一方面，也可以只使用USB或者直流電源的5V充電，這樣僅使用升壓轉(zhuǎn)換器的簡單充電電路。

ToradexColibriiMX7低功耗演示板BMS概況

我希望所介紹的方案是易于理解的，并能夠作為您自己方案的參考設(shè)計(jì)。再次強(qiáng)調(diào)，這只是眾多方案中的其中一個(gè)，可以在成本或效能上進(jìn)一步優(yōu)化。這個(gè)案例說明了使用可充電的鋰電池為嵌入式系統(tǒng)供電并不困難。有了我們模塊化的設(shè)計(jì)，借助額外的電子器件擴(kuò)展底板，可以很方便地實(shí)現(xiàn)類似的方案。如果您還有疑問或者想要更多的信息，歡迎聯(lián)系我們。我很樂意和電池管理系統(tǒng)專家交流。

ColibriiMX7低功耗演示板