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使用 Nordic 电源管理 IC 减少元器件数量，实现免代码配置

作者： Pete Bartolik 2024-07-11

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工程

电池充电

诊断

新型可充电无线应用的设计要求很简单：让设备运行时间更长，并提供更多功能。要在性能与功耗之间取得适当的平衡，通常需要从元器件选择开始，在硬件和软件问题之间进行多重权衡。

Nordic Semiconductor 致力于通过集成智能系统管理功能的电源管理集成电路 (PMIC) 来简化这一挑战，从而消除对多个分立元器件的需求并实现无代码配置。

Nordic 的 nPM1300 系列是多功能集成 PMIC，支持各种 Nordic 和非 Nordic 主机设备，适合可穿戴设备、手持式娱乐设备、物联网传感器或个人医疗设备等应用。

该 PMIC 产品组合包含一个充电器，电流最高可达 800 mA，可提供最高 500 mA 的可调稳压。此 IC 还包含四个可单独控制的电源轨：两个可配置的双模降压稳压器和两个双用途 50 mA LDO/100 mA 负载开关（可用作开关或线性稳压器）。

nPM1300s 还包含一个电量表，使主机设备能够读取电池温度、电压和电流。设计人员可以利用这一优势，以更低的功耗获得与库伦计数器相当的充电状态估计值。

八合一

其他集成功能包括系统级看门狗和硬复位。根据 Nordic 的说法，使用其 PMIC 产品的设计人员可以将八个芯片和其他元器件的功能整合到一个紧凑型封装中，这些元器件通常在低功耗蓝牙 (BLE) 嵌入式设计中以分立元器件的形式实现。

板载充电器可以为锂离子、锂聚合物或磷酸铁锂电池充电。连接到 VBAT 引脚的电池组必须包含过压保护、欠压保护、过流放电保护电路，以及用于防止过热的温度保险丝（除非有 NTC 热敏电阻）。nPM1300 系列还支持 USB-C，可用于供电和数据通信。

nPM1300-CAAA-R（图 1）采用 3.1 x 2.4 mm WLCSP 封装。其他型号，如 nPM1300-QEAA-R7，采用 5 x 5 mm QFN32 封装。

图 1：Nordic Semiconductors nPM1300 电源管理 IC 的代表。（图片来源：Nordic Semiconductor）

配置 nPM1300

设计人员可以使用 nPM PowerUp 应用程序的 GUI 配置 nPM1300 的所有设置，Nordic 在其 nRF Connect 桌面软件中提供了该应用程序。配置完成后，可以将设置导出为代码以在 MCU 的应用程序中实现。

此配置应用程序还可与 Nordic 的 nPM1300-EK 评估板（图 2）一起使用，该评估板旨在使评估和实施 nPM1300 变得更加容易。评估板的公插针针座支持访问所有 nPM1300 PMIC 连接和外部测试设备；实施有三个 LED 和四个按钮，用于评估 nPM1300 PMIC 的 GPIO 和 LED 驱动器功能。

图 2：nPM1300-EK 评估板用于更轻松地配置和实施 nPM1300 电源管理 IC。（图片来源：Nordic Semiconductor）

Nordic 还提供了 nPM-FG 电量表板扩展，在电池分析期间充当恒流灌入设备。PMIC、配置软件、评估套件和电量表板扩展可用于分析电源和开发模型，该模型可提供稳定、精确的充电状态预测，典型误差小于 ±3%。

nPM PowerUP 生成的电池模型可以导出，以便在任何使用 Nordic 电量表算法的应用程序中使用。该算法可在大多数 Nordic 主机上运行，并与其他非 Nordic SoC 兼容。

结语

为了应对开发新型电池供电设备的挑战，产品设计人员必须在更小的封装中集成更多的功能和特性。Nordic Semiconductor 的 nPM1300 系列提供强大且用途广泛的电源管理功能，用于设计具有长寿命、小尺寸和高性能的系统。Nordic 的 PMIC 包含多种电源和系统管理功能，而其评估板和软件工具使设计人员能够配置和优化可充电应用。