一个基于智能电池供电的电源系统设计
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关键字：
电池温度§ 智能电池§ 电池组§ 电源系统§ 电池供电§ 过放电§ 充放电曲线§ 主机监
引言
随着信息技术的快速发展，便携设备的种类越来越多，处理能力不断增强，所支持的
应用也越来越多。便携设备的一种重要的供电方式是采用电池供电，智能电池在便携设备中
得到了广泛的应用。衡量便携设备的一个重要指标是电池供电状态下的工作时间。为了实现
某专用便携设备在电池供电方式下可以较长时间地工作，本文设计了一个基于智能电池组
的电源系统。该系统可外接直流电或使用双电池组供电，能够对输入电源进行自动选择；能
同时对两组智能电池充电，并通过
SMBus（System Management Bus，系统管理总线）与主
机系统通信，交互系统的工作状态。
1 电源系统组结构
电源系统由智能电池系统管理电路，
+12 V、4 A 电源产生电路，+5 V、2 A 后备电源产
生电路以及
2 个智能电池组等组成，如图 1 所示。电源系统的负载为基于 COM Express 模块
的便携设备。设备要求使用
+12 V 作为主电源，+5 V 作为后备待机电源，设备的最大功耗约
为
50 W。其中，+12 V 主电源需要 3 A 容量，+5 V 后备电源需要 1.5 A 容量，同时要求电池
供电工作时间不小于
4 h。+24 V、电池组 1 和电池组 2 的输入直接经+5 V 后备电源电路产生
+5 VSB 电源，为在负载休眠状态下仍然工作的部分电路供电；3 个电源输入经智能电池系
统管理电路选择后，在
12 VON 控制信号控制下通过+12 V 电源电路产生负载所需的+12 V
电源；智能电池系统管理电路对电池组进行充电
/放电管理，并通过 SMBus 与主机系统交
互电池供电状态；系统通过
2 个智能电池组供电来满足设备长时间电池供电的要求。
电源系统结构框图
§
图
1 电源系统
结构框图
2 主要电
路设计
2.1 智能
电池组
智能电池
组由锂电池组、
电池电量计和电池保护电路构成，能利用内部电路来测量、计算和存储电池数据，使电池的
使用更加可预测。智能电池组的管理基于
SBS（Smart Battery Specification，智能电池规
范）
V1.1 规范。智能电池组的通信使用 SMBus 总线，通过 SMBus 向主机或智能充电器提供
电池组的最大充电电压、电流、剩余电量、电池温度等参数，并预测剩余工作时间等信息。在
过充、过放、温度超标等危险情况下，智能电池组还能自动采取相应的保护措施，并发出警
报广播。
智能电池组结构框图如图
2 所示。系统中锂电池组由 ICR1865 电池通过串/并联组合构
成。单节
ICR1865 锂电池的标称电压为 3.6 V，标称容量为 2 Ah，满电电压为 4.2 V，放空
电压为
2.9 V。按照阻容指标一致的原则，以 4 并 4 串的形式进行组合，电池组的标称电压