智能電源管理技術--原理簡介

一、專業術語

         1. LDO（Low Dropout Regulator）

             低壓差線性穩壓器

             優點：穩定性好，負載響應快，輸出紋波小

              缺點：效率低，輸入輸出的電壓差不能太大

         2. DC-DC（Direct Current to Direct Current）

             直流變直流

             優點：效率高，輸入電壓範圍較寬

              缺點：負載響應比LDO差，輸出紋波比LDO大

         3. SDP （标準下行端口）

             這種端口的D+和D-線上具有15千歐的下拉電阻

             限流值為：挂起時2.5mA，連接配接時100mA，連接配接并配置為較高功率時為500mA

         4. DCP （專用充電端口）

             這種端口不支援任何資料傳輸，但能夠提供1.5A以上的電流。端口的D+和D-線之間短路，無需枚舉。

         5. CDP （充電下行端口）

             這種端口既支援大電流充電，也支援完全相容USB2.0的資料傳輸。

             端口具有D+和D-通信所必需的15千歐下拉電阻，也具有充電器檢測階段切換的内部電路。内部電路允許便攜 

             裝置将CDP與其它類型端口區分開來。

二、PMU開機啟動及初始化

         1. PMU開機條件

            （1）ACIN電壓由低到高，并達到有效值

            （2）VBUS電壓由低到高，并達到有效值

            （3）長按power鍵

         2. PMU初始化流程

三、外部電源檢測條件及通路選擇

         1. ACIN和VBUS檢測條件

            （1）當ACIN < 3.5V時，PMIC認為ACIN不存在；

            （2）當VBUS < 3.5V時，PMIC認為VBUS不存在；

            （3）當ACIN從低升至>3.75V時，PMIC認為ACIN來臨；

            （4）當VBUS從低升至>3.75V時，PMIC認為VBUS來臨；

            （5）ACIN或VBUS來臨或消失後，PMIC會發出中斷；

         2. ACIN和VBUS通路打開和關閉條件

            （1）當ACIN < VBAT + 0.05V時，ACIN path關閉；

            （2）當ACIN > VBAT + 0.25V時，表明ACIN可用；

            （3）當VBUS < VBAT + 0.05V時，VBUS path關閉；

            （4）當VBUS > VBAT + 0.05V時，VBUS可用；

         3. VBUS限壓限流功能

            （1）VBUS限壓功能永遠有效，并可限流；

            （2）限流檔：100/500/900/1500/2000/2500/3000/3500/4000mA

         4. ACIN和VBUS通路選擇

            （1）ACIN和VBUS到IPSOUT的通路各有一個regulator，目标為5V；

            （2）當輸入電壓 <= 5.06V，IPSOUT = （輸入電壓 - 60mV）；

            （3）當6.3V > 輸入電壓 > 5.06V，則IPSOUT = 5.0V；

            （4）當輸入電壓 > 6.3V，IPSOUT = 5.0V，PMIC産生過壓中斷；

            （5）當輸入電壓 > 7V時，IPSOUT = 5.0V，PMIC直接關機；

            （6）如果ACIN和VBUS都存在且可用，不管電池情況如何，選用ACIN；

            （7）當ACIN從高到低 < 4.3V時，要馬上打開VBUS patch；

                    當ACIN重新來臨并可用時，PMIC會關閉VBUS并恢複ACIN path；

         5. IPSOUT和BAT的通路選擇

            （1）PMIC監控IPSOUT和BAT的電壓高低關系；

            （2）當IPSOUT低于VBAT-0.04V時，表明外部電源ACIN或VBUS不能滿足系統耗電的需求而導緻IPSOUT下

                    降，此時就要打開BAT到IPSOUT的開關；一旦IPSOUT >= VBAT - 0.01V，馬上關斷此開關；

         6. 各電源通路内阻要求

            （1）BATSENSE和LOADSENSE之間的電阻，用于監測電池電流，并恒定充電電流；

            （2）BATSENSE/LOADSENSE的拉線一定要盡量靠近采樣電阻的兩端，并靠近IC管腳；

            （3）ACIN path内阻要小于0.07ohm（70mΩ）；

            （4）VBUS path内阻要小于0.1ohm（100mΩ）；

            （5）BAT-IPSOUT内阻小于0.03ohm（30mΩ）；

四、PMIC的充電機制

         1. PMIC充電流程

            （1）PMIC内置2A PWM充電器，可工作線上性充電模式；

            （2）當VBAT < 2.9V，涓流充電，電流為充電電流設定值的1/10;

            （3）當VBAT > 3.0V，PMIC進入恒流充電，電流為寄存器設定電流；

            （4）當VBAT > Vrch，且充電電流小于設定電流的10%，結束充電；

            （5）當VBAT == Vtarget，則Charger進入恒壓模式，

                     當充電電流減小到設定電流的10%時，充電結束；

         2. 充電異常情況處理

            （1）一旦啟動預充電模式，PMIC就開啟charger timer1，若50分鐘以内，PMIC不能從預充電模式進入恒流模

                    式，則PMIC進入電池激活模式，同時發出IRQ，表示電池可能損壞；

            （2）在電池激活模式，charger給電池始終以5mA充電，直至VBAT>Vrch才退出激活模式，若始終達不到此條

                    件，就隻有等ACIN和VBUS消失；

五、RDC計算

         1. 電池通路阻抗計算條件

            （1）外部電源可用，并處于充電狀态；

            （2）充電電流大于300mA；

            （3）BAT電壓在3.5V至4.1V之間；

            （4）充電等待時間足夠，預設180秒；

         2. 通路阻抗檢測流程

            （1）判斷檢測條件是否滿足；

            （2）記錄電池電壓和充電電流，取平均值；

            （3）關閉charger并延時，預設3分鐘；

            （4）記錄電池電壓和電流，取平均值；

            （5）計算RDC值，Rdc = dV/dI；

         3. RDC計算公式推導

            （1）Vbat1 = Ocv + i1*Rdc；

            （2）Ocv = Vbat2 + i2*Rdc;

            （3）Vbat1 - Vbat2 = （i1+i2）* Rdc；

            （4）Rdc = （Vbat1 - Vbat2）/（i1 + i2） = ΔV/ΔI；

         4. RDC校正

             在非充電狀态轉為充電狀态時，如果檢測到基于實時的OCV電量百分比在狀态轉換前後跳躍大于4%，則啟動

             計算RDC校正流程，RDC偏小時，每次增大4step，RDC偏大時，每次減小3step；

六、OCV/庫侖計互校過程

         1. 充電狀态下的互校過程

            （1）OCV比例大于94%，且庫侖計比例小于OCV比例

                      --> 每隔一分鐘提升庫侖計比例1%，直至99%

            （2）庫侖計比例大于94%，且OCV比例小于庫侖計比例

                      --> HOLD住庫侖計比例，同時HOLD住累加器的值，直至和OCV比例一樣

            （3）OCV比例為100%，且庫侖計比例為100%

                      --> HOLD住累加器的值，即庫侖計counter的值不發生變化；

            （4）OCV比例為0%，且庫侖計比例等于0%

                      --> 庫侖計比例和累加器的值HOLD住為0，直至OCV比例開始大于0%，庫侖計一開始正常累計；

          2. 放電狀态下的互校過程

             （1）OCV比例小于關機報警設定寄存器值+8，同時庫侖計比例大于OCV比例

                       --> 每隔1分鐘庫侖計比例降低1%，累加器一同變更，直至OCV和庫侖計相等，

                             之後庫侖計比例跟随OCV比例變化

             （2）庫侖計比例小于關機報警設定寄存器值+6，同時，OCV比例大于庫侖計比例

                       --> HOLD住庫侖計比例，同時HOLD住累加器的值，直至OCV和庫侖計相等，

                             之後庫侖計比例跟随OCV比例變化

七、實際電池容量校正

          1. 電池容量和OCV-SOC曲線校正條件

             （1）RDC正确檢測有效

             （2）接入外部電源進行充電

             （3）OCV對應的百分比有效且低于關機報警值+3個百分點

             （4）容量校正時，容量校正status flag為0，OCV-SOC曲線校準時，同理

          2. 容量校正流程

             （1）如果OCV比例等于0，則等待直至OCV比例開始大于0

             （2）記錄此時OCV電流比例P0及清除庫侖計二

             （3）充電到OCV比例大于容量校正結束比利時，記錄此時OCV比例Pn，庫侖計二的值Qn

             （4）計算實際容量，Qmax = Qn/（Pn - P0）

             （5）更新電池總容量寄存器

          3. OCV-SOC曲線校正

             （1）充電結束，且OCV百分比達到100%

             （2）計算各級OCV對應的電量比：

                       SOCi = P0 + Qi/Qmax

             （3）完成後，reset SOC-OCV曲線校正status flag

             （4）更新OCV-SOC曲線的32級寄存器