智能家居中电池特性分析及设计方案 (智能家居电池摄像机)

{本文由家电维修技术小编收集整理资料}现在，智能楼宇自动化中加入了越来越多的智能传感器，比如智能猫眼，门铃，便携式*头以及烟感等。这些产品通常采用电池供电，如常见的锂电池，AA干电池。那么在电池供电的产品中，如何设计合理的供电方案是延长电池使用时间是重点问题。文章会首先会分析常用电池的特性分析，其次以可视化门铃为例提供技术设计方案。1.不同电池特性分析在智能家居产品中，常用的电池类型主要是干电池和锂电池。锂电池又分为圆柱型电池，聚合物锂电池，镍氢电池等。由于电池电压会随着电池使用而降低，对后级电路设计提出了要求。下面是这三种锂电池分别的特性：

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无论是哪种类型的锂电池，其放电特性和电量曲线基本一致。下图1是锂电池不同放电率下电压和电量的关系曲线。

图1锂电池不同放电率电压和电量关系从图1中可以看出不同的放电率，电池电压和电量的关系是不同的，同时也和工作温度相关。因此，不能针对电池的电压来判断电池是否有电量。通常情况下，锂电池电压掉到3V时，电池基本没有剩余电量，此时即使通过升压芯片，也无法提供足够的能量供负载使用。同时，下图2展示了在不同负载情况下，电池电压和电量的关系。在不同的负载情况下，相同的电池电压，剩余电池电量也会产生很大的差距。SOC(StateofCharge)为锂电池中可用电能的状态，通常以百分比表示。相对荷电状态的范围是0%-%，电池完全充电时是%，完全放电时是0%。负载电流又分为脉冲电流和持续电流，在脉冲电流和持续电流放电情况下，电池的放电曲线也会不同，比如MCU,Sub-1G类负载在启动时都会产生脉冲电流，对于LED等为持续电流。

图2不同负载下电池电压和电量的关系另一类应用广泛的电池为纽扣电池和干电池。常见的碱性纽扣电池标称电压为1.5V，锂纽扣电池为3V.干电池的工作电压为0.7V~1.5V，当电池放电到电压低于0.7V时将不能正常工作。同时，其恒流放电曲线也和外界环境因素相关。下图3和图4分别为锂纽扣电池和干电池电池的恒流放电曲线：

图3锂纽扣电池电压和电量关系

图4干电池电压和电量关系从上面两张图可以看出，以3V*为例，针对纽扣电池，当电池电压下降到2.5V时，电池依然留有剩余电量可以供*使用。但由于电池电压太低，无法提供足够的电压，为了进一步延长电池使用时间，需要将2.5V电压升压到满足*工作水平。2.电源设计应用举例考虑到现在的电池供电智能家居产品中，通常会采用监听方式进行数据的传输，比如WIFI蓝牙等。如前文所述，当通信设备瞬间启动时，会有一个较大的启动电流(通常1A~2A)瞬间将电池电压拉低。当电池电压过低时，导致后面的电源芯片进入UVLO，*停止工作。结合以上分析电池电压和电量的应用，在进行电源设计时，可以使用buck-boost芯片来满足常用的应用场合。结合到电池低功耗的需求，需要静态电流较低的IC，通常为nA/u*别。结合到智能家居中WIFI/BLE包括speaker和LED的使用，会需要较大的工作电流，一般为1A~2A左右。低Iq的2A输出电流的buck-boost芯片TPS就非常适用于这一类应用。TPS是一款静态电流uA2A输出的buck-boost芯片，输入电压范围从1.3V~5.5V，能够覆盖大部分智能家居产品的应用，帮助用户进一步减小设计体积。根据TI的参考设计，整体设计尺寸可以降低至~mm.详细信息，可以参考TI官网，TPS技术资料。下面图5以可视化门铃为例，TI提供了完整的设计方案，所有技术资料均可以在TI官网下载查询。

图5可视化门铃参考设计参考文献：1.TPSdatasheet: