存在许多库仑计芯片,它们测量流入或流出电池的积分电流以估计充电状态。是否有任何用于简单电路的好芯片,用于测量可能需要 1-500 毫秒的特定操作使用多少电荷?我看过的电荷计数芯片都没有在短时间内提供良好的分辨率。例如,一个典型的芯片在最大输入电流下每秒会输出大约两个计数;例如,如果一个操作需要 100mA 持续 10ms,25mA 持续 90ms,那么在最大电流 (100mA) 下每秒输出两个计数的库仑计数器将提供每 50mC 一个计数。所描述的操作将消耗 3.25mC,因此计数器每 15 次操作只会产生一个计数。
我正在考虑的一种方法是使用不连续模式的开关电源,在稳定的输入电压下工作,并计算开关脉冲的数量。这应该会产生高分辨率的计数;如果开关电源在每个脉冲中始终使用相同量的电流,并且如果电流在脉冲之间始终降至零,则脉冲数应与总积分电流成正比。不幸的是,这不是操作切换台的最有效方式,并且大多数切换台都试图比这更有效地操作。
假设电源电压为 3 伏或 6 伏,最大电流为 250mA,目标是最低 50% 的效率和 3mW 的静态功耗,那么最好的方法是什么?
附录
虽然我想要一种通用的测量方法,但我想到的特定应用是确定哪些因素会影响将在户外使用的各种“智能”射频模块的能耗。例如,如果模块通常每 15 秒消耗 1 mA 以维持网格,但在暴雨期间,某些模块偶尔会开始每秒消耗 10 mA 并持续几分钟,那么了解这类事情会很有用。如果由于某种原因,通常为 25uA 的空闲电流有时会上升到 40uA,我也想知道这一点。
许多电荷积分装置通过测量瞬时电流和积分测量值来工作。我对此的担心是瞬时电流将具有相当大的动态范围(如果可能,我希望在低电流情况下精确到 10uA,但能够捕获高达 250mA 的事件),并以此读取足够快的预测水平以确保即使是短事件也能准确集成,这似乎有点棘手。
我正在考虑的一种解决方案是使用带有内置或外部模拟比较器的 PIC,运行电压为 3.30 伏;每当输出低于 3.10 伏时,打开一个带有串联电阻的 PFET,调整为通过 0.50A,降压为 0.20 伏。如果输出有足够的上限,只要输出上有足够的电压,PIC 就应该能够休眠;当电压低于 3.10 伏时,PIC 可以唤醒,向 PFET 提供脉冲,直到电压恢复到 3.10 伏以上,如果充电不需要太多脉冲,则“回到床上”。
我预计测量刻度精度应受 PIC 时钟精度、PFET 和串联电阻的有效组合电阻、输出电压与 3.10 伏的比较、3.30 伏输入的调节的影响。测量偏移精度纯粹是泄漏的函数。
如果目标是获得 10% 的整体准确度,则 PIC 通常必须将其输出保持在目标的 0.02V 范围内。面对 250mA 负载,1000uF 电容会下降 0.250V/ms。将电压降保持在 0.02 伏以下需要让 PIC 在 80us 内唤醒,我认为这对于基于 RC 振荡器的 PIC 可能是可行的。