JADT014 May 2017 BQ27220 , BQ27426
超低消費電力のポータブル ハンドヘルド デバイスを設計する場合でも、リモート ワイヤレス バッテリ駆動のセンサ ノードを設計する場合でも、バッテリの充電状態、バッテリの正常性、デバイスの残りの動作時間を高精度で測定、予測、報告する必要性は、多くのアプリケーションでさらに重要になっています。
たとえば、多くの IoT (モノのインターネット) アプリケーションでは、相互接続された超低バッテリ駆動デバイスの信頼性の高いネットワークを導入する必要があります。具体的には、工場内外に導入された産業用のフィールド計測機器やデータ アクイジション (DAQ) システムで、リモート モニタを使用して、さまざまな環境条件や動作条件で情報を検出して、ホスト システムに報告します。信頼性の高い IoT ネットワークを実現し、維持するためには、リモート計測機器のバッテリの充電状態と正常性の状態を高精度で監視することが不可欠です。
TI の高度なセンサや低消費電力コネクティビティ コンポーネントのような新しい技術を採用すると、ワイヤレス バッテリ動作システムを設計しやすくなり、信頼性と性能を大幅に向上させると同時に、導入の複雑さとコストを低減することができます。TI のバッテリ管理製品ラインアップは、このようなシステムで、効率的で、信頼性が高く、適切な監視と動作を実現するための豊富な製品で構成されています。
たとえば、TI の bq27426 および bq27220 バッテリ残量計では、ユーザー構成とシステム マイコン (MCU) ファームウェア開発を最小限にすることができます。これらの製品の標準構成は、スマートフォンのような大電流および大バッテリ容量のアプリケーションを対象としていますが、アプリケーション ノート『スケーリングを使用した低電流アプリケーション用の拡張分解能残量計測』で説明されているように、より低電流のアプリケーションにも対応することができます。
TI の SimpleLink™ 超低消費電力ワイヤレス マイコン プラットフォームを採用した低消費電力産業用 IoT フィールド計測向け高精度バッテリ残量計のリファレンス デザインでは、ワイヤレス IoT、Bluetooth® Low Energy、4 1/2 ディジット、100kHz、真の RMS デジタル マルチメータのリファレンス デザイン (図 1 にこのブロック図を表示) を使用して、低電流アプリケーションで bq27426 バッテリ残量計の精度と性能を向上させる方法を示します。
図 1 ワイヤレス DMM のブロック図外付け電流センス抵抗と bq27426 バッテリ プロファイルの各種パラメータを適切にスケーリングすることにより、bq27426 電流測定分解能を向上させることで、この性能を向上できます。 この高精度残量計リファレンス デザインでは、標準的な 10mΩ 電流センス抵抗を 200mΩ 抵抗に置き換えて、分解能を 1mA から 50µA に変更しています。 図 2 に、標準的な 1mA 分解能のソリューションと比較して、50µA 構成の電流測定精度が向上していることを示します。
図 2 分解能測定の誤差これにより、電流測定の精度が向上し、システムの残量計測の精度と性能が向上します。 例として、図 3 に、ワイヤレス DMM バッテリが完全充電状態 (0 時間) から完全放電状態 (約 28 時間) に遷移する場合の、両方の分解能構成における残り時間の誤差を示します。
図 3 残り時間の誤差これらのプロットは、拡張分解能構成に関連した残り時間の推定精度が大幅に向上していることを示しています。 これは放電サイクルの初期時間におけるスプリアスによって示されるように、標準分解能構成が 1mA 分解能境界を超える場合に特に明らかです。 また、システムの負荷電流をさらに低減する必要があるアプリケーションでは、性能の差が一段と大きくなります。
まとめると、シンプルな抵抗値と残量計パラメータのスケーリングを利用すると、IoT、フィールド計測など、正確なバッテリ状態測定を必要とする超低消費電力システムを最適化できます。 そのため、今後低消費電力アプリケーションで電力管理が必要なときには、電力切れを防ぐために、TI のバッテリ残量計製品をぜひご活用ください。
その他のリソース：
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