STC3117是系統(tǒng)側(cè)電量監(jiān)測(cè)計(jì)集成電路 （IC），具有電池充電器控制功能，適用于智能手機(jī)、媒體播放器、數(shù)碼相機(jī)和其他手持設(shè)備中的鋰離子電池。很少有事情比智能手機(jī)聲稱它有 20% 的電池更煩人，但幾分鐘后，就在屏幕變黑之前，它卻看到它下降到 3%，而用戶意識(shí)到這一切都是謊言充滿挫敗感。在某些敏感應(yīng)用中，如醫(yī)療設(shè)備，準(zhǔn)確了解電池電量可能是生死攸關(guān)的問題，粗略的高估可能會(huì)使醫(yī)務(wù)人員陷入困境。

該博客的?？蜁?huì)注意到 ST 在電源應(yīng)用領(lǐng)域具有獨(dú)特的領(lǐng)導(dǎo)地位。從非凡的PFC 控制器到?jīng)]有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的晶閘管 Finder等應(yīng)用程序，再到具有創(chuàng)紀(jì)錄效率的 SiC 二極管和新的直接轉(zhuǎn)換器，ST 掌握的技術(shù)使其獨(dú)樹一幟。因此，該公司自然而然地涉足電池管理領(lǐng)域，而 STC3117 是這一歷程中的最新里程碑。

從基本庫侖計(jì)到電量計(jì)

手持設(shè)備充電系統(tǒng)的架構(gòu)概述

在其最原始的形式中，用于電池的電量計(jì)或電量計(jì)是庫侖計(jì)。由于庫侖是代表一安培恒定電流在一秒鐘內(nèi)攜帶的電荷的單位，因此很容易猜測(cè)庫侖計(jì)數(shù)器只是測(cè)量進(jìn)入和離開電池的電流。為獲取該信息，移動(dòng)設(shè)備通常具有與電池、充電器 IC 和主微控制器 （MCU） 接口的獨(dú)立 IC。因此，庫侖計(jì)可以測(cè)量進(jìn)出電池的電荷，以輸出充電狀態(tài) （SOC），該值以百分比表示，表示電池在給定時(shí)刻保持的充電水平。0 % 表示它是空的，100 % 表示它是滿的。

不幸的是，庫侖計(jì)數(shù)是一種容易出錯(cuò)的方法，因?yàn)闆]有參考點(diǎn)。此外，隨著電池容量隨著時(shí)間的推移而減少，計(jì)數(shù)器變得不那么可靠。事實(shí)上，只有當(dāng)系統(tǒng)對(duì)總?cè)萘坑袦?zhǔn)確的了解時(shí)，計(jì)數(shù)才有效。因此，電量計(jì)也可以根據(jù)電池的電壓來確定 SOC。由于電壓和充電狀態(tài)之間存在相關(guān)性，因此儀表在測(cè)量電壓后只需使用查找表即可確定充電水平。這種方法甚至可以用來重新校準(zhǔn)庫侖計(jì)。當(dāng)電壓顯示電池已充滿時(shí)，系統(tǒng)會(huì)重置計(jì)數(shù)器以確保其準(zhǔn)確性。

OptimGauge：STC3117 的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)

就像典型的電池電量計(jì)一樣，STC3117 連續(xù)測(cè)量電流和電壓。但是，由于 OptimGauge，該組件在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，這是一種旨在輸出更準(zhǔn)確 SOC 的算法，這要?dú)w功于它的兩個(gè)模塊。第一個(gè)在芯片上，跟蹤不同的參數(shù)，如溫度、電流和電壓，而第二個(gè)在驅(qū)動(dòng)器上，使用來自前一個(gè)模塊的信息來動(dòng)態(tài)調(diào)整 SOC。OptimGauge 方法背后的動(dòng)機(jī)是它提供了新級(jí)別的靈活性，甚至可以允許客戶添加他們自己的算法。因此，客戶多年來一直從事的項(xiàng)目不必浪費(fèi)，而是可以重復(fù)使用以提供更精確的估算。

應(yīng)用處理器甚至可以根據(jù)原始信息（電流、溫度、電壓）計(jì)算電池的健康狀態(tài) （SOH），以快速檢測(cè)電池容量是否以正常速率下降，或者設(shè)備是否需要維修。最重要的是，與上一代 STC3115 相比，STC3117使用的 OptimGauge 算法得到了改進(jìn)，可提供連續(xù)的 SOC 校正，從而獲得更高的精度。

STC3117 甚至包括一個(gè)特殊的報(bào)警輸出。基本上，如果電池電量不足，發(fā)送到 ALM 引腳的信號(hào)可以提醒系統(tǒng)，這意味著 SOC 低于特定閾值。此類信息絕對(duì)至關(guān)重要，因?yàn)榫瘓?bào)會(huì)導(dǎo)致 MCU 觸發(fā)關(guān)閉序列以保存內(nèi)存中的所有信息，并確保系統(tǒng)的完整性。ST 的電量計(jì)還可以檢測(cè)電池是否丟失，提醒用戶，或者是否發(fā)生了更換，充電/放電模型是否需要調(diào)整以適應(yīng)安裝的新電池。

硬件和軟件靈活性

ST 的電量計(jì)也非常靈活。它的 I 2 C 通信端口意味著工程師不必處理特定的總線通信，因此 STC3117 和 MCU 之間的信息傳輸再簡(jiǎn)單不過了。使用新芯片，設(shè)計(jì)人員甚至可以在庫侖計(jì)數(shù)和電壓跟蹤并行運(yùn)行的混合模式和僅測(cè)量電壓以節(jié)省功耗的另一種模式之間進(jìn)行選擇。甚至精度水平也是可調(diào)節(jié)的。敏感的應(yīng)用程序可以使用一個(gè)特殊的軟件層，該層利用專用功能來提高 SOC 的準(zhǔn)確性，而不太關(guān)鍵的設(shè)置可以在沒有它的情況下運(yùn)行以節(jié)省資源。

這種靈活性還體現(xiàn)在開路電壓 （OCV） 參考曲線現(xiàn)在可以完全定制，以適應(yīng)最常見鋰離子電池的特性。此外，與上一代產(chǎn)品一樣，用于電池檢測(cè)和充電器控制的引腳是獨(dú)立的，這意味著可以使用一個(gè)功能同時(shí)禁用另一個(gè)功能。最后，封裝更?。?.5 毫米 x 1.6 毫米，9 個(gè)凸點(diǎn)）并且芯片的功耗更低，這部分歸功于某些計(jì)算的硬件加速，例如平均電流。STC3117 的通用驅(qū)動(dòng)程序也是開源的，可在GitHub 上獲取以增加便利性。

審核編輯：郭婷