要直接解释BQ2060 EEPROM 的参数可能效果不好,所以还是先从"开始"说起.
在《笔记本电池通通通!!!》中说过:大部分电池中只有电量检测和保护两部分,如HP f4486、HP f4496、IBM T20、HP f2019、FUJITSU-SIEMENS BP-8050等等;有些电池将充电器也做进电池里面了,如COMPAQ N系列的电池多是如此.没有充电器的那些电池,自然要在笔记本中加上充电器部分;而有充电器的电池,笔记本中电源管理部分就简单多了,少了充电这个大头.
从上面可以看出笔记本电源系统包括电量检测部分、保护部分、充电部分,除此之外,还有系统管理部分.所谓的电池系统管理部分主要是多电池管理.一个笔记本可以带几个电池,这些电池却公用一个地址,当然要是一个电池一个电池,也就没什么要管理的了,可惜,事实上,笔记本中所有的电池都公用一个地址,这就出问题了:笔记本说,我不管你到底哪个电池给我供电,你只要有电,就请给我供电.多个电池一起工作肯定要管理,可是笔记本电脑却不想管,于是就出来个电池系统管理部分.其实不光是笔记本电脑中如此,在数码摄象机等便携产品中都有这种情况.想知道详细情况,可参看标准《Battery System Manager Specification》.
上面四个部分的工作不依赖笔记本电脑,我们使用笔记本电脑都知道,即使不开机,电池也照常充电,这时连BIOS都没有运行呢.通常我们的笔记本电脑中有个软件(如BatteryMon)可以测试笔记本电池的好坏,其实,笔记本电脑本身只是查询电池,它并没有测试的行动.这往往使刚入门者混淆,因为从根本上讲,对用户来说,最好是我打开一个软件,就能从上面看到笔记本电池好坏的测试结果.
关于笔记本电池方面的标准有四个基本的:《System Management Bus Specification》、《Smart Battery Data Specification》、《Smart Battery Charger Specification》、《Battery System Manager Specification》.至于《Smart Battery Selector Specification》,它和《Battery System Manager Specification》差不多.这四个标准其实都体现在具体的产品中,建议入门者将它们和具体的产品结合起来看,如BQ2060A的Datasheet基本上就是前三个标准的集中体现,其实BQ系列的充电管理芯片的Datasheet就是后两个标准的集中体现.
下面先解释一下所谓的 Gas Gauge Operation.您要是初看资料,还挺费神的呢.其实说白了,原理很简单.Gas Gauge Operation最主要的目的是测量电量(电池最多能充多少电量FCC和现在还剩余多少电量RM).从简单开始,电池的电压测量简单吧.几节电芯串联在一起,不但可以简单地测量总电压,还可以简单地测量出每节电芯的电压.所以可以很简单地知道电池是过压了,还是欠压了.温度测量也很简单,因为热敏电阻的阻值随温度变化是有规律的,用个热敏电阻就知道是否温度高了,或者温度低了.电流测量您觉得复杂吗?话归正题,Gas Gauge Operation主要是为电池的电量测量服务的.将一个很小的精密电阻和电池串联在一起,只要电池工作,其上就有压降,要压降就知道压降是正还是负,也就知道是充电还是放电了.如果对这个信号不断积分,是不是就可以计算出电量了?不知道VFC是如何测量电量的,那就以后有时间在深究吧,不过可以想象一下,我们家里的电表不也是测量你用了多少电量的吗?
所以,测量电池电量,必须要电池工作.如何知道电池最多能充多少电量FCC?假设电池已经充满了,我们让电池以固定大小电流放电,这样知道放电电流的大小和放电时间的长短,就可以算出电池的容量了.比如放电电流大小为2200mA,放了2小时的电,则电池的容量就为4400mAh.BQ2060A中利用一个叫DCR的寄存器,当电池充满时,其值被复位为0,随着放电的进行,它不断计数,每个计数相当于一定的电量,这样,知道DCR的数值,就知道电量了.电池的放电放到不能再放,并不是真的让电池所有的电都放完,因为真的全部放完了,电池也就报废了.一般14.8V电池放到12V就不能再放了.电量检测芯片检测到12V就发出保护信号,让电池供电线路断开,不能继续向外供电就是了.我们说的电池最大充电电量就是这样测量出来的,即先将电池充满,再放电,放到不能再放为止所测得的电量.在这个放电的过程中不能有充电,因为DCR只在放电过程中向上计数,充电过程中它不会向下计数的.符合这样条件的放电过程叫做有效放电(a qualified discharge from nearly full to a low battery level).当电池经过一个有效放电得到的DCR值将被转换成电池最大充电电量而被保存在EEPROM一个叫LMD的位置的;而非有效放电的DCR值是没有任何用处的.前面12V的专业说法叫EDV0(BQ2060),其实放到EDV2时,DCR就不在计数了.电池最大充电电量专业叫法是FCC—Fully Charged Capacity.(注意,这里开始涉及到了一些参数了,如EDV0、EDV2等,它们是EEPROM中参数的一部分,其实EEPROM中参数就是这样一点一点来的,没有什么难的.)
如何知道电池还剩余多少电量呢RM?假设一块电池经过上面的放电已经放完了,此时开始充电.这样就可以从0开始计数了,这个寄存器叫RemainningCapacity(RM),它不断计数,自然就知道充了多少电.如果放电,这个寄存器就向下减,所以电池剩余电量的测量问题就解决了.充电充到什么时候呢?比如上面14.8V电池,大都充到16.8V时,充电器的电压就不能再升了,虽然电压不能再升了,但仍可以以这个电压给电池继续充电,不是说电压不能升就充不进去电了,还是有电流的嘛.随着电池越充越饱,电流也越来越小,不过不可能小到0的,小到0不知要用多长时间呢,大概也不可能小到0的.(所以电池没有充饱的,只有充得更饱的.)于是人为地设定一个很小的电流值,一旦电流小到这个值时,就认为充电充满了.充电时,RM向上长,放电时,RM向下减,这样,剩余电量就知道了.上面的16.8V的专业说法叫ChargingVoltage,人为地设定的一个很小的电流值叫Current Taper Threshold(BQ2060).(注意,这里又涉及到了一些参数了,如ChargingVoltage、Current Taper Threshold等,它们是EEPROM中参数的一部分,其实EEPROM中参数就是这样一点一点来的,没有什么难的.)
其实RM计数的电量时常不准确.举个例子:刚出厂的电池,其FCC是人为设定的一个值,即LMD,假设电池实际容量为3000mAh,而厂家将LMD设置为4000mAh,此时充电,充满时,RM应该为3000mAh,但电池电量检测芯片多将电量从3000mAh人为地调整为4000mAh.当然这是其实误差,经过校准可以消除,即所谓的Calibrate.即使校准了,以后也会再出现不准的情况,照样可以再校准,使RM回归到准确的值.
从上面可以看出Calibrate的过程步骤:
这个过程如下:
1、 先将电池充满.它保证DCR的初始值回到0.
2、 放电放完(这个过程中不能有充电).它保证在有效放电结束时得到正确的最大充电电量FCC.
3、 再充电.很多笔记本电脑只显示电量的百分比(RM/FCC),这时显示的百分比才有意义.要注意即使是100%,也不说明电池的电量就多,因为FCC可能小呀.
再说说补偿Compensation,说是补偿Compensation,不如说是Correction.因为测量不能是完全线性的,所以有EDV Capacity Correction.还有自放电是测不出来的,人为地估计一个值,这个值要算进去,所以有light discharge compensation.建议初学者不要在这上面大花工夫.
最后说说充放电控制吧.
电池完全自己实现充放电的控制过程,我们的笔记本电脑决不参与充放电的控制过程.电池报告说电池快没电了,电脑就提示用户快没电了,等没有电时,电池自己就切断供电了.充电充过了,电脑并不知道,电池自己检测是否过充,过充了,电池自己切断充电.
当然,控制的结果电池会向外批漏的,外界可以主动查询结果,厂家也可以设置让电池主动向外广播控制结果.(这就是电池智能化的体现.这个控制结果就存放在BatteryStatus的寄存器中,其主要用处是被充电器使用,或者是电池系统管理使用.
现在来说说BQ2060 EEPROM参数的意义吧.
初学者对这个好象很感兴趣,往往又云里雾里.其实它只不过是上面测量、补偿、控制、显示等过程所用的参数,因为这些参数不同的电池不一样,电池检测芯片厂家为不变应万变,设置个EEPROM,让电池生产厂家自己写上.
下面以BQ2060 EEPROM 解释一下其意义.
EEPROM中最简单的几项,它们是电池厂家参数,只是为了显示而已.如Manufacture Date是电池生产日期,Manufacture Name是电池生产厂家的名字,Serial Number是电池的序列号,Device Name是设备名称,Device Chemistry是电池中电芯的化学物质名称,Specification Information是所谓智能电池的版本号信息,EEPROM Constants是EEPROM中开始或最后两个字节的内容,它们是固定的,即0x3c7f和0xa55a,表示这是BQ2060的EEPROM,若是其他的值,BQ2060芯片就会认为这个EEPROM不对.Manufacture Data Length是生产数据的长度.生产数据就是EEPROM中的数据6个主要的数据:Control Mode,Digital filter,Self-Discharge Rate,Battery Low%,Near Full和EDV threshold,这六个数据是7个字节,所以Manufacture Data Length的值固定为7.一下就去掉8个项了,其实这些没什么作用.
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