При существующих тенденциях минитюаризации портативной аппаратуры важное значение безусловно приобретают компактные и энергоемкие источники питания с возможностью перезарядки.
В настоящее время рынок перезаряжаемых батарей почти целиком определяется тремя основными типами:
- никель-кадмиевые (NiCd)
- никель-металлогибридные (NiMh)
- литий-ионные (Li)
Эффективность использования батарей (особенно двух последних типов ) в значительной мере зависит от эффективности работы зарядного устройства . К примеру при нестабильности напряжения заряда литиевой батареи на величину всего лишь50 мв , будет недоиспользовано 10 % от емкости батареи .
На сегодняшний день многие известные фирмы выпускают специализированные микросхемы для заряда батарей использующие различные и довольно “изощренные” алгоритмы заряда . Одним из лидеров в этом направлении является компания Dallas Semiconductor , анонсировавшая недавно очередную новинку в этой области – универсальный контроллер заряда батарей DS2437.
Dallas Semiconductor выработала довольно оригинальный подход к созданию универсальных микросхем для контроля заряда батарей поместив микросхему не в зарядном устройстве , а непосредственно внутри батарейного блока .
Действительно , если существует тенденция интеллектуализации микросхем для заряда батарей “ , которые уже не микросхемы , но еще не процессоры ” * — эдакий переходный вид , то вполне естественно предположить появление “ ростков разума ” у самих батарей , как таковых .
Такая батарея или блок батарей содержит монитор , который хранит информацию о технических параметрах батареи заложенную производителем , а также осуществляет контроль за батареей в процессе ее работы и заряда .
Таким образом упрощается интерфейс как с зарядным устройством ,которое получает все необходимые данные в готовом цифровом виде , так и с контрольными системами в питаемом устройстве .
Сам по себе подобный подход не нов , к примеру , фирмой MOTOROLA выпускается встраиваемая в батарейный блок микросхема MC33344 для контроля заряда литиевых батарей. Но MC33344 является специализированной микросхемой , ориентированной на обеспечение безопасного заряда и разряда батарейного блока , тогда как последняя разработка фирмы DALLAS SEMICONDUCTOR – интеллектуальный батарейный монитор DS2437 имеет более широкие возможности .
DS2437 является дальнейшим развитием линии батарейных мониторов DS2434 и DS2435 (см. Chip News №2 1997 г. ) в направлении создания законченной контролирующей системы , размещаемой непосредственно в батарейном блоке .Если DS2434 являлся по сути просто электронной этикеткой с 48-битным уникальным номером и возможностью мониторинга температуры, а DS2435 добавил к этому таймер реального времени и возможность записи температурно-временных гистограмм для определения суммарного саморазряда *батареи, то DS2437 был спроектирован как монитор , обеспечивающий все необходимые функции для контроля заряда батареи . Это контроль напряжения и тока батареи с помощью встроенного 7-разрядного АЦП , отслеживание температуры с 13-битным разрешением . В дополнение DS2437 содержит таймер реального времени , который может использоваться для ограничения времени заряда .
Интересным новшеством является наличие регистров для подсчета суммарных токов заряда и разряда , протекавших через батарею в течение всей ее жизни . Специально для управляющих систем питаемого устройства введен регистр отражающий оставшуюся емкость батареи , для предотвращения ее полного разряда .
DS2437 содержит расширенную по сравнению с DS2434 и DS2435 внутреннюю EEPROM емкостью 40 байт , определяемую пользователем , то есть производителем или сборщиком батарейного блока . Самым интересным является то , что фирма DALLAS SEMICONDUCTORS уже выработала предварительный стандарт для производителей на порядок расположения данных в EEPROM . По определенным адресам располагается информация о производителе , сборщике, дате выпуска, данные о типе батареи (до 16 типов ),количество батарей в блоке , технические характеристики, допустимые и предельные величины зарядных тока и напряжения, а также полная информация для обеспечения со стороны зарядного устройства оптимальных режимов заряда . Это может быть полезно при заряде литиевых батарей требующих “ личного подхода ” . Особенно трогательно выглядит введение в список типов обычных неперезаряжаемых батарей , обнаружив которые , зарядное устройство должно немедленно прекратить заряд .
Таким образом при широком введении своего стандарта фирма DALLAS SEMICONDUCTORS может претендовать на решение проблемы универсального зарядного устройства. Действительно, любой микроконтроллер (можно даже очень дешевый) может исполнять функции контроля заряда батареи , просто запрашивая всю необходимую информацию у DS2437. Конечно, остаются проблемы обеспечения стабильности выходного напряжения заряда, но они общие для всех зарядных устройств. На рисунке 1 приведена схема простого зарядного устройства с использованием любого микроконтроллера и цифрового потенциометра DS1803–010 для управления напряжением заряда (линии SDA, SQL, DQ являются линиями управления и передачи последовательных данных). В схеме также применены LMC662 и комлектарный транзистор 2N6388.
Рис. 1
Безусловно , у подобного подхода по смещению акцентов в сторону интеллектуальных батарей есть и свои недостатки .Во-первых , это итоговое удорожание батарейного блока , что ограничивает его использование в низкостоимостных применениях . Во-вторых , для реализации всех преимуществ “умных” батарей требуются соответствующие серийные зарядные устройства .В третьих , необходимо страстное желание производителей батарей и сборщиков батарейный блоков оснастить соответственно всю свою продукцию батарейными мониторами от фирмы DALLAS SEMICONDUCTORS , хотя последняя уже объявила о договоренностях с ведущими производителями . В случае успеха при признании своего стандарта фирма DALLAS SEMICONDUCTORS снова подтвердит свою репутацию новатора , создавшую и внедрившую продукцию , не выпускаемую другими фирмами.
