智能電池系統(tǒng)（SBS）的出現(xiàn)大大簡(jiǎn)化了獨(dú)立電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此其應(yīng)用已經(jīng)超出了筆記本計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,，而出現(xiàn)在其他各種應(yīng)用中,，比如備份電源系統(tǒng)、高可靠性軍事和航天應(yīng)用中,。其他關(guān)鍵應(yīng)用還包括了汽車(chē),、安全/監(jiān)視/防偽系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備,、刀片服務(wù)器,、電信和便攜式電子產(chǎn)品。
智能電池利用內(nèi)部電子線路來(lái)測(cè)量,、計(jì)算和存儲(chǔ)電池?cái)?shù)據(jù),，它使電源的使用更加可預(yù)測(cè)。而且,，智能電池還有一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn),，那就是能防止意外的系統(tǒng)停機(jī)。
一個(gè)基本的SBS系統(tǒng)由以下部分組成：系統(tǒng)管理總線（SMBus）,，智能電池充電器和智能電池,。
SBS的模塊化特性使設(shè)計(jì)閉環(huán)電池充電系統(tǒng)變的非常容易，這樣的系統(tǒng)允許采用電池組獨(dú)立充電器（智能充電器）,，最大限度地降低了硬件和軟件的非重復(fù)工程（NRE）性成本,，并促成了堅(jiān)固的系統(tǒng),，這對(duì)高可靠性電池備份應(yīng)用尤其重要,。而集成到電池組中的高準(zhǔn)確度氣壓計(jì)則能一直準(zhǔn)確地監(jiān)視電池，甚至電池不在系統(tǒng)中時(shí)也一樣,。該氣壓計(jì)按照電池的實(shí)際容量值進(jìn)行了校準(zhǔn),，因此消除了偏差，確保了準(zhǔn)確度,。
智能電池充電器的主要功能是為智能電池充電提供電壓源和電流源,。智能電池通過(guò)SMBus接口與智能充電器通信，并可選擇與主機(jī)通信,。為了防止由于SMBus功能喪失而過(guò)充電,，監(jiān)視計(jì)時(shí)器持續(xù)運(yùn)行以監(jiān)視智能電池與充電器的通話頻度。如果電池?zé)o動(dòng)作的時(shí)間超過(guò)3分鐘,，那么充電器就暫停并等待電池再次請(qǐng)求充電,。此外,，電池還可以通過(guò)強(qiáng)制停機(jī)功能來(lái)控制充電器，這樣可以繞過(guò)SMBus,，以提供冗余級(jí)別并讓充電器知道電池是確實(shí)存在的,。
與固定獨(dú)立充電器相比，智能電池充電器有如下優(yōu)點(diǎn),。
?、?真正即插即用，不受電池化學(xué)特性和電池配置影響,。任何智能電池組都可與任何智能電池充電器配合,。具有不同化學(xué)特性、配置,，甚至不同充電算法的電池都可以不加修改換用充電器電路,。
② 內(nèi)置安全功能,。SBS標(biāo)準(zhǔn)提供監(jiān)視計(jì)時(shí)器和一個(gè)處在電池和充電器之間的特別“安全信號(hào)”接口,。
③ 可靠的電池檢測(cè)系統(tǒng),。
?、?自動(dòng)充電管理，無(wú)須主機(jī),。
?、?無(wú)須主機(jī)干預(yù)的閉環(huán)充電系統(tǒng)。主機(jī)可根據(jù)需要收集電量測(cè)量信息,。
LTC1760雙智能電池系統(tǒng)管理器
LTC1760是一個(gè)高度集成的三級(jí)電池充電器和選擇器,，用于使用雙智能電池的產(chǎn)品。它是一個(gè)降壓開(kāi)關(guān)拓?fù)潆姵爻潆娖?，具有符合智能電池?biāo)準(zhǔn)定義的多種功能和其他新增功能,，如輸入限流和安全限制，等等,。三個(gè)SMBus接口使LTC1760能實(shí)現(xiàn)諸如跟蹤兩個(gè)電池的內(nèi)部電壓和電流之類(lèi)的伺服功能,，并允許一個(gè)SMBus主機(jī)監(jiān)視任一電池的狀態(tài)。這種伺服技術(shù)能使充電器的準(zhǔn)確度同電池內(nèi)部電壓和電流測(cè)量值只有±0.2％的誤差,。
傳統(tǒng)上,，雙電池系統(tǒng)是順序放電系統(tǒng)，允許順序消耗電池電量,，以簡(jiǎn)單地延長(zhǎng)總的電池工作時(shí)間,。LTC1760采用了專(zhuān)有模擬控制技術(shù)，可允許安全地對(duì)兩個(gè)電池并行充電或放電。這種結(jié)構(gòu)使充電速度提高了50%,，電池工作時(shí)間延長(zhǎng)了10%,。此外，并行放電不僅增強(qiáng)了電流能力,，而且還降低了I2R損耗并改善了在極高負(fù)載條件下的電壓調(diào)節(jié)能力,。降低I2R損耗和改善電壓調(diào)節(jié)都延長(zhǎng)了時(shí)序解決方案的總放電時(shí)間。
● LTC1760的主要特點(diǎn)
?、?獨(dú)立3級(jí)充電器輪詢電池的充電要求并監(jiān)視由電池內(nèi)部電量測(cè)量所確定的實(shí)際電流和電壓（誤差為±0.2%）,，實(shí)現(xiàn)快速、安全和徹底地充電,。
?、?快速充電模式可以用來(lái)進(jìn)一步縮短充電時(shí)間。
?、?支持電池查驗(yàn)以實(shí)現(xiàn)氣壓計(jì)校準(zhǔn),。
④ 3個(gè)電源通路FET二極管允許安全和低損耗地從DCIN和兩個(gè)電池同時(shí)放電,。
?、?兩個(gè)FET二極管實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電池同時(shí)安全、低損耗地放電,。
?、?硬件可編程電流和電壓安全限制以及很多其他安全功能用以補(bǔ)充電池的內(nèi)部保護(hù)電路。
LTC1760雖然很精密,，但是非常容易使用,。在任何給定設(shè)計(jì)中僅需確定4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：輸入限流檢測(cè)電阻RICL，限流電阻RILIM和匹配充電電流檢測(cè)電阻RSENSE,，限壓電阻RVLIM,，短路保護(hù)電阻RSC。
LTC1760加上一些智能電池和一個(gè)AC適配器,，就可組成一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng),。
圖1 LTC1760雙電池充電器/選擇器系統(tǒng)架構(gòu)
● 輸入限流檢測(cè)電阻RCL
如圖2所示，這個(gè)電路限制充電電流以防止系統(tǒng)功率升高時(shí)交流適配器過(guò)載,。要設(shè)定輸入電流限制,，最重要的就是要最小化墻式配適器的額定電流,。限流電阻可以通過(guò)下兩式來(lái)計(jì)算,。
圖2 輸入限流感應(yīng)電阻電路
ILIM＝適配器最小電流值－（適配器最小電流值×5%）（1）
RCL＝100mV/ILIM （2）
不過(guò),，交流適配器可以有至少+10%的限流裕度,，因此常常可以簡(jiǎn)單地將適配器限流值設(shè)定為實(shí)際適配器額定值。
● 限流電阻RILIM
RILIM電阻有兩個(gè)作用,。首先,，它告訴LTC1760的SMBus接口，充電器可以供給電池的最大可允許電流,，任何超過(guò)這個(gè)限度的值都會(huì)被限定值所取代,。第二個(gè)作用是讓PWM充電器的滿標(biāo)度電流與SMBus接口的滿標(biāo)度限流值同步。 ● 限壓電阻RVLIM
VLIM引腳到GND之間連接的外部電阻值可以決定5個(gè)充電器輸出限壓值中的任一個(gè)（見(jiàn)表3）,。這種用硬件實(shí)現(xiàn)限壓值的方法是一種比較安全的措施,，它是不能被軟件方式所取代的。
● 短路保護(hù)電阻RSC
每條電源通路都由兩個(gè)背對(duì)背的PFET組成,，這兩個(gè)PFET與短路檢測(cè)電阻RSC串聯(lián),。電池電源通路（PowerPathTM）開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器等效電路如圖3所示。
圖3 LTC1760電源通路電路
短路保護(hù)功能可在電流模式和電壓模式下工作,。如果輸出電流超過(guò)短路比較器門(mén)限的時(shí)間多于15ms,，那么就斷開(kāi)所有電源通路PFET開(kāi)關(guān)，并將POWER_NOT_GOOD位置位,。類(lèi)似地,，如果電壓降至低于3V的時(shí)間多于15ms，那么也將斷開(kāi)所有電源通路開(kāi)關(guān),，POWER_NOT_GOOD位同樣被置位,。去掉所有電源可將POWER_NOT_GOOD位復(fù)位。如果POWER_NOT_GOOD位被置位,，那么充電也被禁止,。
● 無(wú)需軟件
基于LTC1760的充電器無(wú)需軟件。在一開(kāi)始的硬件樣機(jī)中放入該集成電路將允許系統(tǒng)獲得電池的充放電,。不過(guò)在某些情況下,，可以編寫(xiě)一些軟件以便主機(jī)能夠完成以下動(dòng)作。
?、?直接從智能電池（也就是作為氣壓計(jì)）收集“充電器狀態(tài)”信息,；
② 支持電池查驗(yàn),。
結(jié)論
智能電池系統(tǒng)提供先進(jìn)的功能,，只需最低限度的設(shè)計(jì)工作。LTC1760是非常全面的單芯片雙智能電池系統(tǒng)的代表,，簡(jiǎn)單易用,，僅需要確定4個(gè)參數(shù)就能完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)，而且不需要軟件代碼,。該器件僅需最低限度的NRE工作,，就可組成一個(gè)完整的獨(dú)立電池充電器系統(tǒng)并正常工作,。