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Maxim Integrated Products (NASDAQ : MXIM) introduit la jauge MAX17047 pour batteries lithium ion monocellulaires. Utilisant le nouvel algorithme ModelGauge™ m3 de la société, le MAX17047 est la seule jauge à comptage de coulombs de l’industrie qui ne souffre pas des brusques corrections effectuées par les algorithmes traditionnels de ce type de compteurs). Par comparaison avec les autres compteurs de coulombs, cette puce ModelGauge m3 utilise une résistance de mesure de courant plus petite et moins de composants externes, ce qui économise de l’espace et des coûts. Cette puce est idéale pour mesurer la charge des batteries lithium ion mono et multicellules dans un éventail d’applications portables, incluant les combinés sans fil, les smartphones, les tablettes, les livres électroniques, les consoles de jeux portables, les caméras numériques, les terminaux financiers, les équipements de navigation portables et les équipements médicaux portables.

Un défi : améliorer l’éxactitude de la mesure de charge de batterie tout en minimisant l’espace et le coût Les jauges traditionnelles pour batteries Li+ sont montées dans la batterie et nécessitent le support de nombreux composants discrets. Pour estimer la capacité de batterie restante, les jauges s’appuient sur des compteurs de coulombs. Ces dispositifs posent un problème à cause de petites erreurs de décalage de conversion analogique/numérique qui s’accumulent indéfiniment. Une résistance de mesure de grande taille et coûteuse est nécessaire pour corriger ces dérives. De plus, la batterie doit passer régulièrement par les états batterie pleine, vide et veille. De récentes avancées ont permis d’implémenter la jauge du côté système, au lieu de l’insérer dans la batterie. Si cette approche réduit le coût de l’application, elle a peu d’effet sur la surface de carte, car il est toujours nécessaire d’utiliser une grande résistance. Finalement, les algorithmes de correction des dérives actuellement disponibles ont des effets secondaires indésirables : ils introduisent de brusques sauts de l’état de charge (SOC pour ‘State Of Charge’). Cela est dû au fait que les algorithmes s’appuient sur la mesure de la tension de la batterie en état de veille, puis font une correction en se basant sur la relation entre la tension de circuit ouvert (open cell voltage) de la batterie et l’état de charge de la batterie.

La technologie ModelGauge m3 : une jauge de charge précise et économique pour batteries Li+ La technologie ModelGauge m3 surmonte les limites actuelles des jauges de batteries. Elle combine l’excellente éxactitude à court terme et la linéarité d’un compteur de coulombs et l’excellente stabilité à long terme d’une jauge à mesure de tension. ModelGauge m3 élimine l’erreur de décalage accumulée dans le compteur de coulomb, tout en apportant une meilleure précision à court terme que les jauges basées sur la seule mesure de tension. Cet algorithme effectue continuellement de petites corrections, et évite ainsi les brusques corrections opérées par les algorithmes traditionnels de comptage de coulombs.

Comme l’algorithme ModelGauge m3 réduit la sensibilité aux erreurs de décalage du convertisseur analogique/numérique de mesure de courant, le MAX17047 peut utiliser une plus petite résistance de mesure sans compromette la précision de l’estimation de l’état de charge de la batterie. Le MAX17047 compense aussi automatiquement le vieillissement, la température et le taux de décharge. Il donne une valeur précise de la charge restante en mAh ou en % de l’état de charge, ainsi que le temps de charge restant pour une grande variété de conditions de fonctionnement. Il utilise 75% moins d’énergie que les circuits concurrents, il s’adapte même aux modifications subies par la batterie avec le temps, et il signale les états anormaux de la batterie. Le dispositif offre deux méthodes pour informer sur le vieillissement et l’état de santé de la batterie : réduction de capacité et odomètre de cycle de charge.

Le circuit intégré donne des mesures précises de courant, tension et température. La température de la batterie est captée avec une thermistance externe appuyée par des mesures ratiométriques sur une entrée auxiliaire. Si les données de température sont disponibles par d’autres moyens, le microcontrôleur système pourra aussi les envoyer directement au circuit intégré. Cela élimine la thermistance externe, ainsi que la résistance et le condensateur associés à son réseau. Le MAX17047 est livré calibré en usine. Cela réduit la complexité du processus de fabrication et son coût en éliminant le calibrage sur la ligne de fabrication du produit final.

Enfin, ces puces ModelGauge m3 peuvent être montées du côté du système au lieu d’être dans la batterie. Le fabricant du système peut ainsi contrôler les coûts et simplifier sa chaîne d’approvisionnement. Au final, cela réduit significativement le prix de la batterie.

De grands avantages pour les équipements portables alimentés par batterie. Le MAX17047 consomme le courant d’alimentation le plus bas de l’industrie (25 µA, soit 75% moins que les concurrents), ce qui maximise la durée de fonctionnement et de veille. Outre la petite résistance de mesure de courant, la jauge de batterie monocellule ne nécessite qu’une autre résistance et trois condensateurs, ce qui occupe un espace de carte très réduit. Les entrées de mesure et d’alimentation du MAX17047 se connectent directement à la batterie, s’affranchissant d’un régulateur séparé. Le circuit s’adapte aux packs de batteries à multiples cellules en série, en utilisant un circuit tampon externe comme le MAX9910.

Plusieurs fonctions de monitoring et d’alarme contribuent au fonctionnement fiable de l’équipement final. Un indicateur d’alarme programmable polyvalent prévient le microcontrôleur du système en cas de mauvaises conditions de tension de batterie, d’état de charge et de température. Par exemple, un signal de charge de batterie faible peut servir à lancer des actions appropriées de gestion d’énergie lorsque la batterie est presque vide. Cette fonction allonge encore la durée de vie de batterie, puisque le microcontrôleur système reste en mode sommeil plus longtemps sans avoir à scruter la jauge de batterie. Le MAX17047 est capable de donner l’alarme si la température de la batterie est anormale, contribuant à la sécurité et à la durée de vie du système. Enfin, il prévient aussi le système quand la batterie est insérée ou enlevée, et gère en même temps la séquence de démarrage / d’arrêt.

La jauge de batterie MAX17047 à algorithme ModelGauge m3 est en boîtier sans plomb TDFN de 3 x 3 mm à 10 broches. Elle communique avec le microprocesseur du système via une interface standard à 2 fils. Les prix unitaires démarrent à 1,24 $ (à partir de 10 000 pièces, prix FOB USA). Pour en savoir plus : http://www.maxim-ic.com/ModelGauge