最新-基于SMBus的智能电池系统 精品

I2C Bus与SMBus间技术差异前言：关于I2C与SMBus，许多人很少去谈论与了解两者的细节差异，包括很多国外的简报，文章也经常将两者混写、交杂描述、交替运用。

确实，在一般运用下，I2C Bus与SMBus没有太大的差别，从实际接线上看也几乎无差异，甚至两者直接相连多半也能相安无误地正确互通并运作。

不过若真要仔细探究，其实还是有诸多不同，如果电子设计工程师不能明辨两者的真实差异，那么在日后的开发设计的验证纠错阶段必然会产生困扰，为此本文将从各层面来说明I2C Bus与SMBus的细微区别，期望能为各位带来些许帮助。

我写这篇文章，可以理解为郭長祐先生博客中相关文章的读书笔记，我可没有那么高的造诣,关于I2C Bus的基础，可参考先生之前的「I2C 界面之线路实务」，网址为:/n/article.asp?id=304799064272FED148256FDC00481D68当然也可以去参考Philips半导体网站的I2C官方规格：/acrobat/literature/9398/39340011.pdf运用背景、版本演进之别首先从规格的制订背景开始，I2C是在设计电视应用时所研发的界面，首版于1992 年发表；而SMBus（System Management Bus）则是Intel与Duracell （金顶电池）共同制订笔记本电脑所用的智能型电池（Smart Battery）时所研发的接口，首版于1995 年发表，不过SMBus文件中也提及，SMBus确实是参考自I2C，并以I2C为基础所衍生成。

I2C起源于电视设计，但之后朝通用路线发展，各种电子设计都有机会用到I2C；而SMBus则在之后为PC所制订的先进组态与电源管理接口（Advanced Configuration & Power Interface；ACPI）规范中成为基础的管理讯息传递接口、控制传递接口。

虽然I2C与SMBus先后制订时间不同，但都在2000年左右进入成熟化改版，I2C的过程改版以加速为主要诉求，而SMBus以更切合Smart Battery及ACPI的需求为多。

用 时无 需对 温度 传感 器进 行校 正 。测温 通道 转换 时 间 的典 型值 为 １ ５ｉ 。 ２ ｓ 内部 的模， ｎ 数转 换器 将温 度传 感器 产生 的温 度， 电压信 号转 换成 二 进制 数据 。 储 在温 度 存 寄存 器 中并 可通 过 总线读 出来 。也 可与设 定 值寄存 器 中的上 限温度进 行 比较 。一旦 温度 越 限就 会输 出相 应 的控 制信 号 ， 而 实现 对温 度 的控 制 管 理 。ＭＡ ６ ９ 从 Ｘ ６７
（ 限 温度 ） 警 输 出端 ， 电平有 效 ， 极 开路 输 出 。 极 报 低 漏 Ａ Ｅ Ｔ超 限温度 报警输 出端 ， 电平有效 ， ＬＲ 低 漏极开路 输
出。Ｓ Ｄ Ｔ ＭＢ Ａ Ａ为 Ｓ ｕ ＭＢ ｓ串行 数据输 入， 出端 。Ｓ 输 Ｍ． ＢＬ Ｃ Ｋ为 Ｓ ｕ 串行时钟输 入 端 。Ｎ １Ｎ ２ ＭＢ ｓ Ｃ 、 Ｃ为空脚端 。
准 电压 源 、 数 转 换 器 、 辑 控 制 电 路 、 数 器 、 址 模， 逻 计 地 指 针 寄存 器 、 态 寄存 器 、 程温 度 寄 存 器 、 状 远 本地 温 度 寄 存 器 、 温设 定值 寄 存 器 、 重超 温 设 定值 寄 存 器 、 超 严
ＭＡ ６ ９ Ｘ ６ ７采 用 Ｑ Ｏ 一 ０ Ｓ Ｐ ２
用 于 智能 温 度 控 刺 仪 、 电信 设 备 、 电子 计 算 机 、 印 机 等 办公 设 备 和 家 用 电 子 产 品 领 域 。 从 社 会 和 市场 需 求讲 ， 有 复 很 必要 介 绍 Ｍ Ｘ ６ ７ Ａ ６ ９ 智能 温度 传 感 器的 基 本 特性 、 引脚 功 能 、 内部 结构 、 用 电路 。 应
（ ）内部结 构 ： Ｘ６ ９ ２ ＭＡ ６ ７的 内部 结 构框 图见 图 ２ 。

bq2060A符合通讯协议(SBS)智能型电芯计量集成电路●功能提供镍镉、镍氢、锂离子和铅酸可充电电芯准确电量测量符合通讯协议(SBS)智能型电芯数据规格v1.1支持具PEC接口之双线SMBus v1.1或一线的HDQ16提供各个电芯电压报告在充放电时监控并提供控制锂离子保护电路的MOSFET对电压、温度及电流的测量提供15位的分辨率用误差校准少于16uV的VF转换器来测量充电电流操作功耗小于0.5mW可驱动4或5个区段LED来显示剩余容量28-pin、150-mil的SSOP封装●一般说明符合SBS通讯协议的bq2060A计量集成电路，可对安装于系统内可重复充电的电芯或电芯组，提供精确的剩余电量记录。

bq2060A不但可以监控镍镉、镍氢、锂离子及铅酸电池的容量，同时也监控其它关键电芯参数。

bq2060A是使用一个具有自动偏移误差修正的VF(V-to-F)转换器来计算的。

bq2060A使用一个模拟对数字转换器(A-to-D)来读取电压、温度及电流值。

扳子上的模拟对数字转换器也会监控着锂离子电芯组中电芯的个别电压，而且bq2060A也可产生控制信号，可用来配合电池包保护电路并联控制，来加强电芯组的安全性。

bq2060A支持智能型电芯数据(SBData)指令和充电控制指令功能。

使用双线的系统管理总线(SMBus)或Benchmarq单线的HDQ16协议来沟通数据。

这些有效数据包括电芯的剩余容量、温度、电压、电流及预估可使用剩余时间等。

bq2060A提供LED驱动和一个按键输入，可以选择使用4或5个LED显示器，以20％或25％的增加量来显示电芯组从满到空的剩余容量。

bq2060A需配合外接的EEPROM一起工作。

此EEPROM储存着bq2060A的结构信息，如电芯的化学特性、自我放电率、补偿因素、量测校正、设计的电压和容量。

bq2060A可程序化的自我放电率和其它储存在EEPROM内的补偿因素，配合时间、电流量及温度，精确的调整使用中或待命状态的剩余容量。

PS501是美国微芯科技公司推出的智能电池管理芯片，适用于2～4节锂离子及锂聚合物电池组，或6～12节镍氢及镍镉电池组，能准确计算出电池组的剩余容量、满充容量，以及预测电池的可运行时间和充电完成所需要的时间，提供电池监控功能，确保使用安全，先进的电池平衡功能可以延长电池寿命及工作时间。

其通信协议符合SMBus 1.1和SBdata 1.1智能电池指令集。

特点和引脚说明● 特点∙支持2～4节锂电池和6～12节镍电池。

∙基于PIC18F MCU内核，现场可编程的锂离子/锂聚合物/镍电池电量计量芯片。

∙遵循SMBus 1.1和SBdata 1.1。

∙精密的16位Δ-Σ A/D转换，电流测量精度为小于1mA。

∙18V最大输入电压，电压测量端可直接与电池芯相连接。

∙可编程I/O用于LED驱动和充放电保护和二次安完保护。

∙对不同的电池芯，用户可以配置不同的电池模型。

∙电池容量计量误差小于1%。

∙先进的放电完(EOD)判断方法。

∙16KB闪存和256Byte EEPROM。

∙高精度的内部振荡器。

∙极低的电源消耗，工作时耗电为200μA，采样模式时为100μA，休眠时仅为0.5μA。

∙增强型ESD保护能力。

∙12个通用可编程I/O口，其中2个为高电压(最高18V)开漏输出。

∙集成和外接温度传感器，实现两个位置温度检测功能。

∙内置最大平衡电流为8.4mA的电池平衡电路和外部电池平衡控制功能。

● 引脚说明PS501采用TSSOP28无铅封装，符合欧盟的RoSH以及各国的环保要求，其引脚排列如图1所示。

超小体积的TSSOP封装(7.85mm×10.2mm)可节省PCB的空间，方便地安装于不同尺寸的电池包中，如图2所示。

图1 PS501引脚图图2 基于PS501的智能电池包PS501引脚功能简介PS501内部结构和工作原理● PS501内部结构PS501的内部结构见图3。

图3 PS501内部结构图● 处理器内核/存储器PS501采用了PIC18 8位RISC单片机内核，其存储器资源包括16KB 闪存，以及256Byte EEPROM，分别用于存储程序/数据和参数。