AVR491：SB200快速入門指南解讀

作為一名電子工程師，在硬件設(shè)計開發(fā)中，掌握各種開發(fā)工具和設(shè)備的使用方法至關(guān)重要。今天我們就來詳細了解一下SB200，它是一款用于AVR 基于智能電池應(yīng)用的演示平臺和易于使用的開發(fā)環(huán)境。

文件下載：ATAVRSB200.pdf

一、SB200和鋰離子電池的安全使用

SB200配備了四節(jié)鋰離子電池，這些電池內(nèi)置保護裝置，能確保用戶在正常使用情況下不會受到危險，畢竟鋰離子電池是有爆炸風(fēng)險的。使用Atmel提供的未修改代碼示例時，無論使用有保護或無保護的電池，通常都不會有危險。

不過，使用受保護的電池也有一些缺點。內(nèi)置的保護電子設(shè)備會導(dǎo)致一定的能量損失，而且很難測試極端情況，如深度欠壓、過流等，因為內(nèi)置保護會影響測試結(jié)果。有時候電池過度充放電還會觸發(fā)保護機制，使電池失效。所以，當(dāng)遇到奇怪的現(xiàn)象時，要考慮是否是電池保護裝置在起作用。另外，要注意用來選擇頂部電池單元的跳線，如果放置不正確，可能會使電池單元短路。

二、SB200的使用示例

2.1 電池充電

SB200的內(nèi)置充電器可以通過PC應(yīng)用程序控制充電時間，時間一到就會自動停止充電。即使PC軟件關(guān)閉或USB電纜斷開，充電器也會按照設(shè)定的時間自主停止充電。

對于兩電芯的鋰離子電池組，典型的推薦充電電壓是8.4V，充電電流通常是1C。以880mAh的電池為例，充電器會設(shè)置為8400mV和880mA，充電時間最長為255分鐘，這里設(shè)置為120分鐘。按下SET按鈕，充電器就會以這些參數(shù)開始或重新開始充電，此時SB200頂部中間的綠色LED會亮起。

2.2 電池放電

為了評估智能電池在放電過程中的性能，SB200上有一個電子控制負載，它可以通過PC軟件進行控制。將滑塊拉到頂部，負載可以從電池中抽取高達5000mA的電流。如果通過右鍵單擊負載并選擇“Set Load”菜單項，然后直接在編輯框中輸入電流值，則可以抽取更高的電流，這可用于短路/過流測試。

拖動滑塊可以啟用負載，右鍵單擊并選擇“Clear load”則可以關(guān)閉負載。當(dāng)負載溫度（FET處的PCB）超過125°C時，SB200會自動關(guān)閉負載。需要注意的是，125°C非常熱，不要觸摸散熱片。不過，這個負載的設(shè)計目的是抽取較高的電流，而不是追求高精度，實際電流通常會低于PC軟件中指定的電流值。

2.3 讀取SB201智能電池的值

SB201支持SBS數(shù)據(jù)規(guī)范中指定的大多數(shù)命令，還能提供“擴展命令”，可以獲取單個電池單元的電壓和溫度信息，并且支持基于AES的電池認證。

所有支持的SBS和擴展命令都列在PC軟件的右側(cè)。可以單獨調(diào)用這些命令，也可以通過復(fù)選框選擇，點擊“Update”按鈕會刷新所有被選中的命令。最常用的刷新命令的方法是設(shè)置自動更新定時器，它會按照“Tools->Options”菜單中設(shè)置的固定間隔刷新選中的命令。

2.4 分流電阻校準

SB201上的分流電阻精度為±1%，如果不進行校準，可能會導(dǎo)致測量不準確。雖然分流電阻在出廠時已經(jīng)校準，但如果需要重新校準（例如重新編程后），可以按照以下步驟進行：

首先，需要測量從電池中抽取的實際電流，并將其與SB201報告的值進行比較。由于電子負載的精度不夠，需要在SB200上通常放置紅色跳線的位置連接一個精確的安培表。

將負載設(shè)置為例如500mA，查看安培表的測量值，然后從SB200 PC軟件中讀取分流電阻值和電流。假設(shè)安培表顯示490mA，SB200報告495mA，分流電阻值設(shè)置為10000μΩ，那么可以使用以下公式計算分流電阻的實際值： [Real shunt resistor value =10000 * frac{495}{490} approx 10102 mu Omega]

將計算得到的分流電阻值輸入到“Shunt Resistance”編輯框中（點擊分流電阻圖像可打開），然后按下“WRITE”按鈕。此時，SB201報告的電流應(yīng)該與安培表的測量值相同，這樣SB201的固件就校準為使用分流電阻的實際值了。

2.5 FET禁用和存儲模式

在Battery Studio主窗口中有兩個開關(guān)，可以用來啟用和禁用SB201上的充電和放電FET。切換開關(guān)時，會向SB201發(fā)送命令以設(shè)置所需的狀態(tài)。這個功能主要用于開發(fā)和評估階段，不適用于成品?！癇atteryMode Read”命令也會更新FET的狀態(tài)。

2.6 數(shù)據(jù)記錄

SB200 PC軟件可以通過兩種方式記錄數(shù)據(jù)：一種是在一個“scope”圖中顯示電池電流和平均電流，另一種是在另一個圖中顯示電池單元電壓。

此外，從SB200/SB201讀取的所有命令都可以寫入日志文件。這需要指定一個日志文件，并且在自動更新功能開啟時進行記錄。日志文件使用二進制文件格式，所有選中的命令都會被記錄，未選中的命令會記錄為空值。這個二進制文件可以導(dǎo)出為Excel或CSV文件，以便進行數(shù)據(jù)處理。

2.7 顯示狀態(tài)標志

一些SBS命令包含一系列狀態(tài)標志。為了幫助用戶將十六進制值轉(zhuǎn)換為狀態(tài)標志，只需展開“BatteryStatus”參數(shù)，狀態(tài)標志就會顯示出來。

2.8 快速入門指南步驟

1. 將SB201 - 2插入SB200中。
2. 將大紅色的“Number of Cells”跳線設(shè)置在“2”的位置（或者插入安培表來測量電流）。
3. 將電池單元插入CELL 1和CELL 2插槽，注意電池的極性。
4. 將12V電源連接到SB200。
5. 按下SB200上的HWB按鈕，或者通過PC軟件啟動充電器來為SB201供電。HWB按鈕會啟動最長1分鐘的充電，直到再次按下該按鈕。充電電壓會根據(jù)連接的SB20x型號進行設(shè)置。
6. 從AVR Studio中啟動AVR Battery Studio SB200 PC軟件，或者直接啟動。
7. 連接PC和SB200之間的USB電纜。
   • 驗證USB狀態(tài)是否為“Connected”，并且“Board”是否為“SB201 - 2”。
   • 等待SB201完成校準（第一次啟動SB201時最多需要30秒）。
8. 讀取以下命令：
   • ManufacturerName（“Atmel”）。
   • DeviceName（“SB201 - 2 - dual cell”）。
   • DeviceChemistry（“Lithium - Ion”）。
   • ManufacturerData（“App note AVR456”）
9. 測試認證：
   • 點擊“Battery Pack authentication”文本或從菜單中打開認證對話框。
   • 在“Host Challenge”編輯框中寫入“This will fail!!”。
   • 按下“WRITE”，然后按下“READ”（讀取到的是亂碼）。
   • 將“AES Key”中的“Gandalf says?”替換為“You cannot pass!”。
   • 在“Host Challenge”編輯框中寫入“Authentic batt!!”。
   • 按下“WRITE”，然后按下“READ”（讀回“Authentic batt!!”）。
   • 狀態(tài)應(yīng)該顯示“Authentication Accepted”。
10. 嘗試從SB201讀取命令。勾選以下復(fù)選框：
    • Voltage
    • Current
    • RelativeStateOfCharge
    • RemainingCapacity
    • VoltageCell2
    • VoltageCell1
    • 點擊菜單上的“Update”按鈕讀取所有值。
11. 記錄數(shù)據(jù)：
    • 打開菜單中的“Tools->Options”。
    • 指定日志文件的位置。
    • 按下“Auto - generate filename”單選按鈕，然后按下“OK”。
    • 注意右側(cè)的圖表會顯示電池電流和電池單元電壓。
    • 通過拖動滑塊將負載設(shè)置為100mA，觀察圖表變化。
    • 增加電流到更高水平，觀察電池單元電壓的下降情況。
    • 將負載保持在500mA，等待SB201中的電池保護裝置禁用放電。
    • 禁用負載，以8400mV、880mA的參數(shù)啟用充電器充電30分鐘，觀察充電電壓和電流的變化。
    • 禁用記錄功能，檢查日志文件。
12. 探索這個應(yīng)用程序，享受開發(fā)的樂趣。

2.9 故障排除

三、評估板/套件重要注意事項

這個評估板/套件僅用于進一步的工程、開發(fā)、演示或評估目的，它不是成品，可能不符合一些或所有適用于成品的技術(shù)或法律要求，包括但不限于電磁兼容性、回收（WEEE）、FCC、CE或UL指令（除非板/套件上另有說明）。Atmel以“現(xiàn)狀”提供該板/套件，不提供任何保證，所有風(fēng)險由購買者和后續(xù)用戶自行承擔(dān)。用戶需要對貨物的正確和安全處理承擔(dān)全部責(zé)任和義務(wù)，并對Atmel因貨物的處理或使用而產(chǎn)生的所有索賠進行賠償。由于產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，用戶有責(zé)任采取所有適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，以防止靜電放電和其他技術(shù)或法律問題。

以上就是關(guān)于SB200的詳細介紹，希望對各位電子工程師在相關(guān)的硬件設(shè)計開發(fā)中有所幫助。大家在使用過程中遇到問題，歡迎在評論區(qū)交流討論。