原创 一种准确测量便携式设备电池剩余电量的方法(下)

上接：一种准确测量便携式设备电池剩余电量的方法(上)

Rsense(R_sense1/R_sense2)
这两个电阻串联在充电和放电的路径上。因此，我们需要一个低阻值的电流采样电阻。矛盾 的是，如果Rsense太低，精度都将丢失。若Rsense选择的过大，则此电阻上的压降和功耗都很大。因此，Rsense的选择应该是理想的高精确度和 所能允许电压损失的综合平衡。虽然FAN4010在Vsense值较低时采样电阻上的功耗最小，但是一个更大的Rsense值能提供更多的准确性。然而较 大的Rsense会产生一个比较大的电压降，减少了可提供给负载的有效电压，这在低电压尤其电池供电的应用中会很有麻烦。正因为如此，设计中要很好地了解 预期的最大允许负载电流和负载供电电压。为了获得最大化的精度，建议Rsense的选择应符合以下条件：10mV
Rout(R_out1/R_out2)
接 到GND上的Rout这个电阻，是用来产生一个可供ADC检测到的电压信号。它的选择主要取决于两个参数：I_out(即 I_load*Rsense/100)以及ADC的电压采样范围。最大的I_load产生的最大Vout不能超过ADC的最大采样电压。为了保证精度最大 化，同时又希望最大的Vout能尽量接近ADC的最大采样量程。

另外，为了保证FAN4010的最大线性化，Rout的选择应满足关系式：

MCCC_formula02.jpg

其中Vin为输入电压，Iout_fs的值则是表1中的对应值，在不同的最大Vsense时，其值不一样。例如，若最大的Vsense为500mV时，则Iout_fs=5mA。

MCCC_table01.jpg

Table.1 Iout_FS的选值表

Layout设计图例如图5，走线的基本原则是：FAN4010尽量靠近充电/放电路径。
 

MCCC05.jpg

图5  layout实例

三、典型的软件设计
电量计算的算法如图6，相关说明如下：
假设前提：现有两块电池，A （总容量1000mAh左右，不确定），B（总容量1500mAh左右，不确定），此2电池均可能使用在手机P上。
插入电池（开机）→→是否电池校准（默认否）→→否→→调用电池容量曲线a（默认）（若使用电池B，则修改为使用电池容量曲线b）→→通过电池端电池Vcc以及监测耗电量联合评估剩余电量百分比。
                                         →→是→→若要校准，请保证该电池已经充满电→→选择校准曲线，a 还是 b? →→记录最高端电池Vcc-h，默认此时电池电量百分比100%→→按每一可计算时间段，分别监测耗电量

MCCC_formula03.jpg

以及电池端电压→→一直使用到电池没电，自动关机，记录此状态电压Vcc-l以及默认此时电池百分比0%，计算总的电量损耗Q，此Q即为以后容量曲线的total Q。

MCCC06.jpg

图6  软件流程图