具有电池充电器控制功能的STC3117电量监测计集成电路

STC3117是系统侧电量监测计集成电路 （IC），具有电池充电器控制功能，适用于智能手机、媒体播放器、数码相机和其他手持设备中的锂离子电池。很少有事情比智能手机声称它有 20% 的电池更烦人，但几分钟后，就在屏幕变黑之前，它却看到它下降到 3%，而用户意识到这一切都是谎言充满挫败感。在某些敏感应用中，如医疗设备，准确了解电池电量可能是生死攸关的问题，粗略的高估可能会使医务人员陷入困境。

该博客的常客会注意到 ST 在电源应用领域具有独特的领导地位。从非凡的PFC 控制器到没有竞争对手的晶闸管 Finder等应用程序，再到具有创纪录效率的 SiC 二极管和新的直接转换器，ST 掌握的技术使其独树一帜。因此，该公司自然而然地涉足电池管理领域，而 STC3117 是这一历程中的最新里程碑。

从基本库仑计到电量计

手持设备充电系统的架构概述

在其最原始的形式中，用于电池的电量计或电量计是库仑计。由于库仑是代表一安培恒定电流在一秒钟内携带的电荷的单位，因此很容易猜测库仑计数器只是测量进入和离开电池的电流。为获取该信息，移动设备通常具有与电池、充电器 IC 和主微控制器 （MCU） 接口的独立 IC。因此，库仑计可以测量进出电池的电荷，以输出充电状态 （SOC），该值以百分比表示，表示电池在给定时刻保持的充电水平。0 % 表示它是空的，100 % 表示它是满的。

不幸的是，库仑计数是一种容易出错的方法，因为没有参考点。此外，随着电池容量随着时间的推移而减少，计数器变得不那么可靠。事实上，只有当系统对总容量有准确的了解时，计数才有效。因此，电量计也可以根据电池的电压来确定 SOC。由于电压和充电状态之间存在相关性，因此仪表在测量电压后只需使用查找表即可确定充电水平。这种方法甚至可以用来重新校准库仑计。当电压显示电池已充满时，系统会重置计数器以确保其准确性。

OptimGauge：STC3117 的强大优势

就像典型的电池电量计一样，STC3117 连续测量电流和电压。但是，由于 OptimGauge，该组件在竞争中脱颖而出，这是一种旨在输出更准确 SOC 的算法，这要归功于它的两个模块。第一个在芯片上，跟踪不同的参数，如温度、电流和电压，而第二个在驱动器上，使用来自前一个模块的信息来动态调整 SOC。OptimGauge 方法背后的动机是它提供了新级别的灵活性，甚至可以允许客户添加他们自己的算法。因此，客户多年来一直从事的项目不必浪费，而是可以重复使用以提供更精确的估算。

应用处理器甚至可以根据原始信息（电流、温度、电压）计算电池的健康状态 （SOH），以快速检测电池容量是否以正常速率下降，或者设备是否需要维修。最重要的是，与上一代 STC3115 相比，STC3117使用的 OptimGauge 算法得到了改进，可提供连续的 SOC 校正，从而获得更高的精度。

STC3117 甚至包括一个特殊的报警输出。基本上，如果电池电量不足，发送到 ALM 引脚的信号可以提醒系统，这意味着 SOC 低于特定阈值。此类信息绝对至关重要，因为警报会导致 MCU 触发关闭序列以保存内存中的所有信息，并确保系统的完整性。ST 的电量计还可以检测电池是否丢失，提醒用户，或者是否发生了更换，充电/放电模型是否需要调整以适应安装的新电池。

硬件和软件灵活性

ST 的电量计也非常灵活。它的 I 2 C 通信端口意味着工程师不必处理特定的总线通信，因此 STC3117 和 MCU 之间的信息传输再简单不过了。使用新芯片，设计人员甚至可以在库仑计数和电压跟踪并行运行的混合模式和仅测量电压以节省功耗的另一种模式之间进行选择。甚至精度水平也是可调节的。敏感的应用程序可以使用一个特殊的软件层，该层利用专用功能来提高 SOC 的准确性，而不太关键的设置可以在没有它的情况下运行以节省资源。

这种灵活性还体现在开路电压 （OCV） 参考曲线现在可以完全定制，以适应最常见锂离子电池的特性。此外，与上一代产品一样，用于电池检测和充电器控制的引脚是独立的，这意味着可以使用一个功能同时禁用另一个功能。最后，封装更小（1.5 毫米 x 1.6 毫米，9 个凸点）并且芯片的功耗更低，这部分归功于某些计算的硬件加速，例如平均电流。STC3117 的通用驱动程序也是开源的，可在GitHub 上获取以增加便利性。

审核编辑：郭婷