《電子技術(shù)應(yīng)用》
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自適應(yīng)功率優(yōu)化正在徹底改變電芯

助力工程師輕松測試和調(diào)試 PMIC
2023-11-15
來源:泰克科技
關(guān)鍵詞: 泰克科技 PMIC 電芯

  “如果您想要節(jié)約能源和縮減開支,,那么最好的方法就是關(guān)掉所有的電子設(shè)備,?!?/p>

  盡管這個建議簡單至極,卻是一切能耗優(yōu)化管理行為背后的基本原理和不二法門,,所謂的自適應(yīng)功率優(yōu)化也不例外,。對于采用電池供電的電子設(shè)備而言,一旦選定了合適的電池電芯供應(yīng)商并將其電芯納入到設(shè)計環(huán)節(jié),,接下來就需要由 PMIC 將電芯的續(xù)航時間發(fā)揮到極致。

  要實現(xiàn)這一目的,,最好的方法就是保證所連接的電路系統(tǒng)能夠以最小負(fù)載維持運轉(zhuǎn),。按照這一原則,嵌入式便攜電子設(shè)備工程師可通過對電源管理控制系統(tǒng)進行編程,,將輸出電壓連接器處的源電壓盡量保持在 3.6V,同時準(zhǔn)確估測出(并盡量避免)一切有害條件,。在此過程中我們會遇到這樣一種情況:電流吸收會導(dǎo)致電壓水平降至“紅色閾值”以下,,這意味著該電壓無法繼續(xù)維持負(fù)載電路的運轉(zhuǎn)。

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  圖 1:物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在各種運行條件下的典型電流分布情況

  現(xiàn)代 PMIC 的內(nèi)部電路系統(tǒng)可通過重新調(diào)節(jié)來維持以下兩種特定條件:

  1.適應(yīng)加載配置以提供最高輸出功率

  2.通過預(yù)測工作條件來智能分配電能

  控制回路算法必須仔細(xì)檢測負(fù)載變化條件,,例如因負(fù)載下降而急速出現(xiàn)的電流峰值等等,。電源轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)工作包括檢測此類條件,并啟動針對功率 MOSFET 相關(guān)電路拓?fù)涞膽?yīng)對措施,,從而以可控的方式(即能夠?qū)⑿蕮p失控制在最低水平的方式)調(diào)節(jié)工作頻率,。

  這項工作用到了受控通信信號流,并需要重新調(diào)節(jié)各個轉(zhuǎn)換階段之間的并行配置,,故而堪稱“電子的藝術(shù)”,。

  必要的儀器需求

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  圖 2:配有自動化軟件的典型測試臺,用于分析電池供電的便攜式設(shè)備的特性

  為了測試 PMIC,,您必須為實驗室添置一些必要的臺式儀器,。這些儀器將幫助設(shè)計師盡可能真實地還原現(xiàn)實生活中的場景。

  您需要考慮能源(電池)的電壓和電阻變化,或是剛剛提到過的負(fù)載變化,。如果您能通過一款高品質(zhì)的萬用表來監(jiān)視電路中的信號,,同時還原所有源端條件和負(fù)載條件,那么該萬用表將成為您手中評估套件的理想搭檔(前提是這個萬用表足夠緊湊,,仍能夠為您放置筆記本電腦留出空間),。

  由于您需要用筆記本電腦來運行完成 PMIC 編譯(和重新編譯)工作所需的模擬軟件,如果該儀器帶有自動化軟件配套插件,,可用于記錄,、跟蹤、報告以及輕松準(zhǔn)確地應(yīng)用多項儀器設(shè)置,,則可以為您提供更大的便利,。此外,如果該軟件應(yīng)用程序能夠幫助工程師徹底免除繁瑣的編程操作,,并為其提供完成工作所需的真正核心功能,,那就更好了。

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  圖 3:KickStart 控制軟件模擬電池信息的屏幕截圖

  ?Keithley SourceMeter 和 Kickstart 軟件

  可以將 Keithley SourceMeter? 設(shè)置為電壓源,,在設(shè)置特定電池電流速率時,,將所需充電電流設(shè)置為電流限制;并可將其用作恒流電源為電池充電,,直至電壓達到所編程水平為止,。此外,還可將 SMU 設(shè)置為用于“耗散”功率的受電裝置,。SMU 將吸收電池中的電流,,同時跟蹤流入的放電電流。

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  圖 4:利用 Keithley SMU 完成鋰離子電池充放電

  您可利用腳本來自動設(shè)置電池的充電和放電循環(huán),;這些腳本可通過儀器上受支持的通信接口或特定的軟件應(yīng)用程序來控制 SMU,,進而達到這一目的。Sourcemeter? 可在電池充電或放電時以及電流流入和流出時測量電池電壓,,并創(chuàng)建隨時間變化的電壓和電流分布圖,;這些寶貴的數(shù)據(jù)能夠幫助您確定自適應(yīng)功率優(yōu)化是否達到了預(yù)期效果。

  為了幫助您簡化測試設(shè)置并徹底免除編程工作,,可以選擇 Keithley Kickstart 軟件,,從而能夠為整個 Keithley SMU 產(chǎn)品組合;所有 DMMS,、DAQ 和電源,,以及部分泰克 AFG 和大多數(shù)泰克示波器提供支持。Keithley 的 KickStart 軟件專業(yè)電池模擬器應(yīng)用程序可幫助您加快電池建模,、電池模擬和仿真以及電池循環(huán)測試的進程,;您可以先免費試用 30 天,,然后再行決定是否需要購買本產(chǎn)品,以解鎖開發(fā)測試臺的全部潛能,。



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