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測試與測量  

防止系統討厭的意外關閉

上網時間: 2016年03月15日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:電量計量  HG-CVR  電池  電量計  LC709203F 

作者:Steve Sheard,安森美半導體

由系統意外關閉帶來的惱怒和不便,可能很快就會成為遙遠的記憶,因為新的電池電量計量技術可更準確的量測真正的剩餘電量。

行動裝置已成為多數現代人生活重要的一部份,並擁有多種樣貌。無論是在公共場所使用筆記型電腦,離開辦公室時使用智慧型手機,或甚至旅行時用平板電腦看電影,生產力、連結性和娛樂都取決於裝置電池的剩餘使用時間。

然而,當剩餘電量開始下降,裝置所顯示的百分比與隨意猜測的結果相去無幾,用戶可能會在關鍵時刻失望。這點對筆記型用戶來說特別值得注意,因為他們可能在不知道電量瀕臨臨界點的情況下遺失未保存的重要工作內容。

由於用戶需要隨時都能準確知道電池剩餘電量,精確的電池「電量計量」很重要。然而,現有方法不僅不准確,意外關機的可能性較高,而且溫度引起的錯誤也會影響,在最急需的時刻消耗掉更多的電池電量。

傳統方案

庫侖計數很長一段時間以來一直是行動裝置最常使用的方法,告知用戶裝置的剩下電量。這種方法採用高精度的電流檢測電阻,連續監測電池的輸出電流。電流隨時間而累積,並將結果與已知的最大電量進行比較,以計算可用剩餘電量。

庫侖計數最大的問題在於本身准確性不夠。因為自放電電流未流過庫侖計數器的檢測電阻,故無法檢測到電池自放電事件。庫倫計數其他缺點包括:精密檢測電阻相對高的成本,以及檢測電流持續流過時所消耗的寶貴電池電量。

庫侖計數器可提供的精確度約8%。因此如果指示器顯示剩餘電量為10%,那麼實際值可能低至2%。大多數用戶無法接受這點,在使用筆記型電腦或平板電腦時可能會導致丟失大量工作,手機用戶則可能加快丟失像是GPS或藍芽等被歸類為非必須的功能,最終影響通話能力。這樣的情況下,電量下降到20%以下可能就會引起用戶擔心,因為他們使用需要功能的時間可能不夠。


圖1:無法準確測量電池剩餘使用時間,可能發生系統關閉或功能丟失

在任何設置或環境中提高精確度

為解決這些問題,安森美半導體開發出專利的“HG-CVR”(透過追蹤電流-電壓的混合計量法)方法,根據精密的類比數位轉換器(ADC)測得的電池電壓來計算電池剩餘電量。

藉由能更準確表現電池技術的電壓與電量關係特性的參考表,能對狀況做出更具代表性的評估。比較測到的電壓與存於表中的值,可計算出電池剩餘電量。圖2說明瞭原理。很簡單,如果測得的電壓為4.0 V,參照參考表可得知比電池電量剩餘75%。


圖2:用測得的電壓參照電池參考表,推斷出電池剩餘電量

(下一頁繼續:低功耗,小尺寸)


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