Toradex Colibri iMX7低功耗演示板硬件

2018年10月26日星期五

ColibriCarrier Board这是 4 篇系列博文关于锂电池在嵌入式系统应用的第 4 篇。还可以参考之前第 123 篇文章。 

最初,我们的软件团队想要使用该演示展板来介绍基于 Colibri iMX7 上的 Arm Cortex-A7 和 Cortex-M4 核的异构多核处理技术。在应用核上运行嵌入式 Linux 系统,并在 M4 核上运行实时操作系统 FreeRTOS。而我们将使用该演示展板来展示锂电池的应用方案。之所以取名低功耗演示,是因为我们可以关闭 Cortex A7 核心,并只运行 i.MX 7 M4 核心来读取传感器和控制 SPI LCD 液晶显示屏。下面是框图介绍。更多关于异构多核处理技术的信息可以从我们在线网络研讨会议和开发者中心的文章里获取。

Block Diagram Colibri iMX7 Low Power Demo
Colibri iMX7 低功耗演示板框图
我们对电池系统的要求:

从我们的 Colibri iMX7 技术手册得知 CPU 在最大负荷时需要最高 300mA 的电流。如我之前的建议,我们将会使用两个串联的可拆卸电池,而不是更加危险的并联方式。我们使用 TI BQ2920x 实现电压保护并提供针对 2S 锂电池自动平衡。也可以通过外部方式实现电池平衡。对于演示展板,完全可以使用自主主动平衡,就像你在很多消费品设备里看到的一样。我还是推荐使用专用引脚控制平衡充电,只在更高的 SoC 层面控制,避免过度或者过早的放电。我们使用 LT 的 LTC2943 电池计量表通过 I2C 总线来测量电流、电压和温度,并在 SPI 液晶显示屏上显示实际的充电状态。该器件使用一个 14 位 delta-sigma ADC 获取准确的库伦值。我们只使用 BC 1.2 标准,电压维持在 5V。因此,TI BQ24392 用作电池充电检测芯片。我建议仔细阅读该芯片手册,认真研究充电检测框图。充电电路的核心是带有降压-升压转换器的 ISL9237,所以我们能够使用 USB 的 5V 和外部 5V 到 20V 直流电源为电池充电,如下图示例。

这是一个非常豪华的方案,满足我们的需求并展示了可能的选择。然而对于实际的应用案例,我建议只使用一个直流电源并固定电压,并使其高于电池的最大电压。另一方面,也可以只使用 USB 或者直流电源的 5V 充电,这样仅使用升压转换器的简单充电电路。

Toradex Colibri iMX7 Low Power Demo BMS Overview
Toradex Colibri iMX7 低功耗演示板 BMS 概况

我希望所介绍的方案是易于理解的,并能够作为您自己方案的参考设计。再次强调,这只是众多方案中的其中一个,可以在成本或效能上进一步优化。这个案例说明了使用可充电的锂电池为嵌入式系统供电并不困难。有了我们模块化的设计,借助额外的电子器件扩展底板,可以很方便地实现类似的方案。如果您还有疑问或者想要更多的信息,欢迎联系我们。我很乐意和电池管理系统专家交流。

Colibri iMX7 Low Power Demo
Colibri iMX7低功耗演示板

https://www.toradex.com/webinars/first-steps-with-heterogeneous-multicore-processing-nxp-imx7
https://www.toradex.com/webinars/heterogeneous-multiprocessing-with-android-on-nxp-imx-7
https://www.renesas.com/in/en/products/power-management/battery-management/multiple-cell-battery-chargers/device/ISL9237.html

详情请联系: support@toradex.com 或者 info@toradex.com

#Embedded Development #Lithium-Ion Battery #NXP® i.MX7
Author Andrija Stojkovic, Hardware Development Engineer, Toradex AG

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