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测试测量

更加智能:智能电池电量计如何有效改进动态血糖监视仪的电池使用寿命

  2019年12月20日  

  人体血糖值的偏高或偏低都有可能导致严重的健康威胁,因此监测血糖水平是重中之重。目前全球已有1.5亿人口罹患糖尿病,所以个人便携型血糖监测仪(BGM)的需求巨大。

  图1所示的动态血糖监测仪(CGM),可帮助糖尿病患者实时检查血糖读数,也可在超长时间段内监测血糖值。CGM能够持续监测血糖水平,然后在用户血糖值达到危险值时提示用户。这款监测仪通常包含图2所示的传感器单元和图3所示的聚合器单元。

图1:动态血糖监测仪(CGM)

  此传感器单元使用纽扣电池或硬币电池,在一定时间段内与人体连接(例如,8到10天)。聚合器单元是由电池供电的手持单元,可以利用如近场通信等无线射频(RF)技术来读取血糖数据。聚合器单元的电池管理子系统由电池充电器、电池电量计和保护器构成。3。7 V锂离子单电池就可运行一般的聚合器单元。其可通过电源适配器的USB或DC输入进行充电。

图 2:CGM传感器单元

图 3:CGM聚合器单元的示意框图

  电池电量计可以预测并估算电池在不同负载状态下的剩余容量、充电状态、电量耗尽时间和运行状况,从而帮助解决电池管理中的难题。利用智能电池电量计,用户可以延长运行时间(如图4所示)和电池循环寿命。德州仪器(TI)的Impedance Track™测量算法实现了准确度高于99%的电池容量预测,使其具有卓越的模拟测量性能和电池特征建模功能。

图4:采用TI电量计实现超长运行时间

  这款血糖监测仪提供多种单节电池测量选项,不仅外形小巧,经济高效,而且功耗超低。电量计可以搭载在电池组内或系统PCB上,后者更多见于便携型医疗应用。

  图5和图6分别展示了典型的系统侧和组侧电量计配置。系统PCB上的电量计,如BQ27426,只需要最低的用户配置,并且在正常工作时电流消耗也很小。对于更高级别的集成,某些电量计具有集成式检测电阻,如BQ27421-G1。

  另一方面,如果电量计搭载在电池组内,则可以通过基于闪存的固件和256位集成式安全哈希算法(如BQ27Z561-R1)提供具有高准确性的解决方案。BQ2970等保护集成电路可提供电压、电流和反向充电器保护。

图 5:典型的主机/系统侧电量计配置

 

图 6:典型的电池组侧电量计配置

  电池电量计提高了电源管理的先进性和智能水平。不具有准确电量计的系统只能在固定电压下关闭。许多设备关闭时系统电压为3。5 V,以便保护用于最坏情况的备用容量(保留电能用于关机),但如图4所示,只通过微控制器和模数转换器测量电池电压,进而生成低电池电量警告并不是测量剩余电量的可靠方法。这是由于大多数应用都具有可变负载。电池电量计将计算剩余电量并改变关机电压,以满足任何条件下所需的备用容量要求,从而增加运行时长。

  除保有备用容量的优势外,由于应用产生的高瞬态脉冲负载,一些电池电量计还能够不报告0%的电荷状态,从而使电池电压降至终端电压以下。当电池仍然具有高电量时,这个特性很有优势,但是高瞬态负载会造成提前达到终止电压。

  电池是复杂的电化学系统,受电池老化、温度和阻抗的影响。算法、紧凑设备和高级设备集成都是改进系统性能的关键特性。

标签:德州仪器我要反馈
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