便携储能中的万能“管家”——主控芯片

电子发烧友网报道（文/黄山明）便携储能，也被称为户外电源，是一种方便移动的大容量电池，并且通常还具备大功率的双向充电。可以简单看作为容量更大，接口更丰富的大型充电宝，是一种替代传统小型燃油发电机的、内置锂离子电池的小型储能设备。它具备大容量、大功率、安全便携的特点，可提供稳定交流/直流电压输出，至于功率管理、电池管理则主要依托于内部的主控芯片。
 
便携储能的主控芯片
 
主控芯片可以认为是便携储能整个设备工作的核心，主要负责设备的功率管理、电池管理等功能。在便携储能电源模组中，主控芯片通过连接外部的传感器、执行器、存储设备等，获取外部环境的信息和设备状态，并进行实时监测和处理。
 
主控芯片通过内部的电路和算法，接收外部信号，进行数据处理和运算，并输出控制信号，以控制设备的操作和功能。
 
其中，处理器核心是主控芯片的重要组成部分，负责执行指令、进行算术逻辑运算和控制设备的各种操作。内存用于存储指令、数据和临时变量，以供处理器核心读写和操作。输入/输出接口用于和外部设备进行通信和数据交换。时钟电路则提供主控芯片的时钟信号，用于同步各个部件的工作。
 
主控芯片根据预设的算法和逻辑，对输入信号进行处理和分析，以实现各种功能和控制策略。例如，主控芯片可以根据电池状态监测的结果，自动调整电池的充放电状态，以延长电池寿命或提高充电速度。同时，主控芯片还可以与其他电子设备进行通信和协同工作，实现设备之间的协调和协同工作。
 
因此，便携储能主控芯片利用其内部的电路和算法，通过处理和分析输入信号，控制外部设备的操作和功能。它是电子设备的中枢控制器，扮演着决定设备操作和性能的重要角色。
 
便携储能对主控芯片的要求
 
主控芯片作为整个电源模组的核心部件，需要具有较高的处理能力和丰富的外设接口，能够满足便携式储能电源模组的控制需求。
 
在功能上，主控芯片需要具备电池状态监测、充放电控制、保护措施实施、输出电压调节等功能。它通过监测电池的电压、电流和温度等参数，实现对电池状态的实时监控，并根据预设的算法和控制策略，调整电池的充放电状态，确保系统的稳定运行。
 
它还需要提供丰富的通信接口，如I2C、SPI/I2S和UART等，用于与外部传感器和其他芯片进行数据交换和控制。这些接口能够实现快速、可靠的数据传输，提高整个系统的协同工作能力。
 
此外，保护功能上，主控芯片具备过充、过放、过流、过温等保护功能，能够自动调整电池的工作状态，避免电池受到损害。同时，它还可以在异常情况下及时关闭系统，以保障安全。
 
同时为了延长电池寿命和降低能耗，主控芯片通常采用低功耗设计。它能够在空闲状态下进入低功耗模式，降低系统的功耗，同时采用高效的电源管理技术和算法，进一步提高能效。
 
市场中的主控芯片方案
 
目前市场中比较知名的便携储能主控芯片包括CS32F031K8U6和CS32F031C8T6等。这些芯片采用ARM Cortex-M0内核，具有32位工业级信号链MCU的特点，具备可靠性高、精度高、功耗低等特点。
 
它们集成丰富的信号链IO，包括INL低至1.2LSB的12位ADC、温漂60ppm/℃的内部参考电压、±2℃精度的温度传感器等，并提供一系列电源工作模式，以满足不同的低功耗应用。
 
此外，还有一些针对便携储能电源模组的专用主控芯片，如PN8213、PN7762和PN7113等。这些芯片在拓扑架构、控制策略和保护功能等方面具有特殊的设计和优化，以提高便携储能电源模组的性能和安全性。
 
还有如EPC3020这种全集成智慧新能源主控SoC芯片，这是一颗主要应用于单芯片便携式储能解决方案的芯片。其主要优势在于支持超大集成芯片方案，应用效率超过95%，并且支持多口大功率，智能功率分配。
 
此外，ADI也提供了一系列的便携储能电源解决方案，以满足不同市场需求。无论是在户外还是日常生活中，这些便携式储能设备都发挥着重要作用。
 
小结
 
便携储能主控芯片市场正处于快速发展阶段，随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，更多具有高性能、高可靠性和低功耗的芯片将涌现出来，为便携储能电源模组的发展提供更好的支持。