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MEDICAL 7 - aprile 2015
XIII
SoC
Gestione completa della batteria
Qui di seguito saranno analizzati i principali blocchi che
costituiscono l’integrato per la gestione della potenza
MAX14663.
• Protezione ermetica per una preservare la carica:
le ap-
parecchiature medicali portatili devono essere in grado di
mantenere una carica affidabile in modo da essere disponi-
bili e funzionanti in qualsiasi momento.
Di conseguenza gli sforzi progettuali si devono concentrare
sul mantenimento della carica durante la cosiddetta “shelf
life” (periodo in cui il prodotto limane a stock). MAX14663
integra un commutatore per mantenere inattiva la batteria
e tenerla disconnessa finché il dispositivo medicale non vie-
ne acceso per la prima volta dall’utilizzatore.
Per esempio, alla fine della fase di produzione è possibile
utilizzare un comando sul bus I2C o un’adeguata connes-
sione del pin SEAL per scollegare la batteria preservando
in tal modo la carica durante la “shelf life” del dispositivo.
Per ricollegare la batteria è sufficiente attivare un pulsante
collegato all’ingresso KIN o all’host USB (Fig. 7).
• Indicatore per ottimizzare lo stato della carica:
un indi-
catore del livello di carica (fuel gauge) integrato, basato
sulla tecnologia ModelGauge, utilizza solamente informa-
zioni relative alla tensione per fornire informazioni circa
lo stato di carica (State of Charge) della batteria.
Sfruttando un modello non lineare molto dettagliato del-
la batteria, esso esegue un monitoraggio preciso della cari-
ca e del comportamento della batte-
ria. Il modello della batteria, fornito
da Maxim, deve essere caricato nella
memoria volatile interna del disposi-
tivo per garantire un corretto funzio-
namento.
Le prestazioni ottenibili con la tecno-
logia ModelGauge sono riportate in
figura 8. Per illustrare l’andamento
dello stato della carica (aumento e
diminuzione) in funzione del tempo
si utilizzano sessioni in cui si applica
un carico random e sessioni di carica
per un periodo di tempo random.
Nella figura 8 la linea verde è relativa allo stato di carica
di riferimento mentre quella rossa indica lo stato di cari-
ca ottenuto sfruttando la tecnologia ModelGauge. Come
si può notare, le due linee sono quasi identiche e diffi-
cilmente distinguibili. La differenza tra le due curve è la
linea nera sull’asse Y degli errori (a destra). I dati ripor-
tati evidenziano che l’indicatore che adotta la tecnologia
ModelGauge agisce alla stregua di un meccanismo che
tende ad annullare l’errore piuttosto che ad accumulare
l’errore, come succede ad esempio nel caso dei contatori
di Coulomb.
L’indicatore del livello di carica richiede una corrente di
soli 23 µA. In presenza di basse velocità di carica/scarica,
l’indicatore entra automaticamente in uno stato di iber-
nazione consumando una corrente di appena 4 µA; que-
sta attività in background non pregiudica l’accuratezza
dell’indicatore.
È prevista la possibilità di utilizzare segnali di avviso (alert)
per ridurre la potenza del sistema consentendo a quest’ul-
timo di arrestarsi completamente, persino arrestare alcuni
oscillatori, ed entrare nello stato di ibernazione a bassissi-
mo consumo. L’indicatore utilizza un segnale di avviso per
“svegliare” qualsiasi altro dispositivo.
• Un caricabatterie che minimizza le perdite di potenza:
un
caricabatterie a commutazione permette di minimizzare la
dissipazione di potenza. In fase di carica questa funzione
permette di evitare la formazione dei cosiddetti hot spot
(punti caldi” sulla scheda PCB) che
potrebbero compromettere l’accu-
ratezza quando si devono misurare
piccoli segnali sensibili alle variazio-
ni di temperatura.
La corrente è regolata utilizzando le
seguenti modalità operative:
•
Modalità di prequalificazione:
quando il valore della tensione
della batteria è inferiore a quello
della tensione di soglia prequalifi-
cata (programmabile nell’intervallo
Fig. 9 – In base a una raccomandazione di JEITA, corrente di carica e
tensione di terminazione sono modificate in funzione della temperatu-
ra della batteria
Fig. 10 – La corrente prelevata dagli assorbitori di corrente può essere
regolata in 25 passi