便携式电子产品与咱们的日子日益亲近，运用可穿戴设备已经成为消费新潮流。在商场日益明显添加的一起，怎么进步电量计的精确性成为了亟待处理的问题。传统内置于可穿戴设备的电量计可供给的精确度约±8%。因此假如指示器显现剩下电量为10%，那么实践值或许低至2%。用户往往认为设备能够再作业一段时刻，而体系却忽然意外封闭，丢掉未保存的要害数据和作业，为用户的运用带来不方便。试想假如这种毛病发生在医疗环境，还有或许危及生命。
经过添加电量计量功用的元件能够进步电量计的精确性，但这就有或许添加设备的尺度和分量，而现在的顾客需求更纤薄、可集成更多功用的便携式/可穿戴设备，因此规划人员需求考虑运用高能效的元件。
传统电量计量计划：库仑计数法
库仑计数法是最常用的电量计量法，它选用高精度的电流检测电阻，接连监测电池的输出电流。电流随时刻而集成，并将结果与已知的最大电量进行比较，以核算可用的剩下电量。
图1：库仑计数法
库仑计数法的最大坏处在于其十分不精确，导致意外关机的或许性十分大。因为电池的自放电电流不流过外部检测电阻，所以它不能被检测到。并且这种自放电电流受电池温度的影响，自放电事情导致环境温度升高而进一步影响精确度。此外，只要电池每次被充满电才干获得精确的丈量，而事实上电池不是每次都被充满电。
库仑计数法不只不精确，并且因为其需求检测电阻，导致本钱添加并占用更大的PCB空间，而检测电流流过检测电阻会消耗额定的电池电量，搅扰主电池功用，添加功率损耗。
根据内部电阻盯梢电流-电压(HG-CVR)的混合计量法
安森美半导体的LC70920XF智能锂电池电量计IC为战胜库仑计数电量计的坏处，并处理上述规划应战供给了绝佳处理计划：选用根据精细的模数转化(ADC)技能的板载电量计，并在电量计内置差错校对和温度补偿。结合低功耗作业及高精度计量，经过削减磨损保证更长的电池运用时刻，此外，没有外部检测电阻意味着没有功率损耗并节约名贵的PCB空间。
LC70920XF根据称为HG-CVR的共同计量法，以±2.8%的差错丈量电池的相对电荷状况(RSOC)，即便在相对不稳定的条件下，包含温度、老化、负载及自放电。
精细的参阅电压对精确的电压丈量至关重要。LC70920XF具有精确的内部参阅电压电路，且这不受温度影响，它存储参阅表在其存储器中，其间包含关于电池的电压/容量、电阻/容量及电阻/温度功用的数据。
HG-CVR法丈量电池电压、温度、内部电阻和电池开路电压(OCV)。OCV是无负载电流的电池电压。丈量的电池电压分为OCV和随负载电流改变的电压。改变的电压是由负载电流和内部电阻发生。那么电流值由以下公式确认：
V(VARIED) = V(MEASURED)-OCV
I=V(VARIED)/R(INTERNAL)
其间V(VARIED)是随负载电流改变的电压，V(MEAUSRED)是测得的电压，R(INTERNAL)是电池的内部电阻。内部电阻受剩下电量、负载电流、温度等要素影响。HG-CVR法在监测电压后提取电荷(库仑)，并运用电阻装备档表和电压装备档表核算。
然后，经过不断将测到的电压及温度与参阅表中的值进行比较来核算剩下电池电量。当电池电压更低时，读数会更频频，以保证在电池剩下运用时刻变得更短时的精确的猜测。
不像其它电荷丈量法，HG-CVR法能考虑到电池自放电事情，无需将设备的电池充满电用于校准，即便电池只充电至50%，也可精确地核算电池的剩下运用时刻。
图2：安森美半导体专利的HG-CVR法
怎么辨认老化?
经过重复放电/充电，电池内部电阻将逐步添加，满充容量(FCC)将削减。在库仑计数法中，一般运用FCC和剩下容量(RM)核算RSOC。
RSOC = RM/FCC ×100%
库仑计数法有必要经过学习周期预先丈量削减的FCC。而HG-CVR可丈量电池的RSOC而无需学习周期，该计划用来核算电流的内部电池电阻与FCC高度相关。这相关性取决于电池的化学功用。运用这相关性陈述的RSOC不受老化的影响。
差错主动收敛
库仑计数法的一个问题是差错随时刻而累积，选用库仑计数法的电量计有必要找机会校对它。选用HG-CVR的LC70920XF具有RSOC差错收敛的功用，差错在从开路电压的估测中不断收敛。并且，库仑计数法无法检测精确的剩下改变，因为自放电电流数太小，但HG-CVR法经过电压信息能精确检测。
易于快速装置
一般来说，对电量计来说，获取多个参数是必要的，这一般消耗许多资源和额定的开发时刻。LC70920XF的一个共同功用是多个装备档表已内置其间，因此电池丈量开端时要预备的参数量十分少，然后简化规划，加速装置。
上电复位/电池刺进检测
当LC70920XF检测到电池刺进，它开端主动上电复位。一旦电池电压超越复位开释电压(VRR)，它将开释复位状况并将完结初始化以进入睡觉形式或作业形式。一切寄存器在上电复位后初始化。假如在作业时电池电压比VRR低许多，LC70920XF也主动履行体系复位。
低功耗
HG-CVR在预设的时刻段丈量电压和温度，无需监测电路继续运转，这使电量计电路能在丈量距离之间使本身进入节能睡觉形式，并且无需检测电阻，下降有源功耗。
选用HG-CVR法的电量计削减所需元件数，下降功耗。以LC709203F为例，它比竞赛计划少4倍外部元件数，支撑规划工程师省去外部电流检测电阻，选用尺度为1.76mm x 1.6mm的紧凑封装，减小约77.5%的印制电路板尺度，较竞赛计划小约45%，不只下降物料单本钱和规划时刻，还提高可靠性。并且，因为所需外部元件数更少，LC709203F可明显下降总功耗，作业电流15 uA， 约竞赛元件118 uA的1/10。在有源形式下，下降87%的功耗，在睡觉形式下，下降60%的功耗。
温度补偿
锂电池简单遭到环境条件和环境温度改变的影响。特别跟着温度降至0°C以下，电池电阻改变，导致放电电流活动时电池压降添加。安森美半导体的智能锂电池电量计LC70920XF内置共同的校对算法，以保证在宽规模的环境温度下在一切电池电压下的差错保持在2.8%以内。
智能锂电池电量计LC709203F概览
1.功用
· 选用HG-CVR算法技能：无需外部检测电阻，丈量电池RSOC的差错低至2.8%，调理电池的寄生电阻，简化规划
· 供给低功耗
· 供给精细的电压丈量
· 具精细的定时器
· 在低RSOC或低电压时宣布警报
· 供给温度补偿：温度经过I2C输入或直接由热敏电阻丈量，这温度补偿有助于保证电量计在宽规模的环境温度下在一切电池电压下的差错保持在2.8%以内。
· I2C接口支撑达400 kHz频率
2.首要电气参数
3. 模块图及引脚分配
LC709203F可选用WDFN8和WLCSP9两种封装方法，其模块图如图3 所示。其间，
TEST引脚：衔接至VSS
VSS引脚：衔接至电池负极
VDD引脚：衔接至电池正极
ALARMB引脚：经过低输出(开漏)指示报警，上拉有必要在外部完结，报警条件由寄存器指定，未运用时该引脚衔接至VSS。假如电池剩下电荷降至低于设定值或低于设定电压，将经过开漏内置FET拉低ALARMB输出
TSW引脚：热敏电阻电源输出。在读取温度值时，该引脚为高电平。TSW电阻值(针对上拉热敏电阻)有必要与热敏电阻值相同
TSENSE引脚：热敏电阻输入。假如您将这引脚衔接到热敏电阻，其间需刺进100 电阻用于ESD
SDA引脚：I2C数据引脚(开漏)。上拉有必要在外部完结
SCL引脚：I2C时钟引脚(开漏)。上拉有必要在外部完结
图3：LC709203F模块图
需求留意的是，在不运用时有必要将TSW和TSENSE引脚断开衔接。
4.关于电气功用及线路布局的阐明
1). 因为I2C地址是固定的，需保证其他元件不运用相同的地址
2). 元件从上电算起的初始化时刻在80 ms以内
3). 假如经过I2C初始化(初始的RSOC)，那么开端读取电池值在2 ms后
4). 假如电源施加到VDD和VSS，电池值将保持稳定，不管使能/禁用寄存器的状况
5). 尽或许接近%&&&&&%端衔接VDD和VSS间的%&&&&&%(1 μF)
6). 在不运用alarm功用时，只需将alarm端与VSS衔接，无需上拉电阻
总结
可穿戴设备需求更精确、更低功耗和更小尺度的电量计，安森美半导体的智能锂电池电量计LC70920XF战胜传统库仑计数电量计的坏处，选用专利的HG-CVR 法，内置差错校对和温度补偿，更精准地计量电池的剩下电量，让可穿戴设备用户随时精确知晓电池的剩下运用时刻，不再因体系意外关机而困扰。因为该计划省去检测电阻，因此削减外部元件数，且功耗属业界最低，为用户供给更精确、更小尺度、更高能效的功用。
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