Ana içeriğe geç

B107AA-R6 MAX17055

Revizyon Bilgisi

Bu teknik doküman B107AA R6 için hazırlanmış olup yeni yapılacak olan tasarımlara kaynak niteliğindedir.

Batarya Ölçüm Sensörü (MAX17055)​

B107AA Batarya Girişi
I2C Adresi

I2C adresi: 0x36

B107AA’da batarya durumunu (doluluk/gerilim/akım) sahada “tahmine” bırakmamak için MAX17055 fuel gauge kullanılmıştır. Bu entegre; 1S Li‑ion/LiPo bataryanın gerilimini izler, batarya akımını şönt direnç üzerinden ölçer ve I2C üzerinden MCU’ya raporlar.

Buradaki kritik amaç; cihazın enerji sağlığı ile GSM veri gönderimi gibi “yüksek anlık akım” çeken senaryoların birbirini nasıl etkilediğini sayısal olarak takip edebilmektir.

Neden Fuel‑Gauge?​

Sahada sadece batarya gerilimine bakarak “% kaç kaldı?” demek çoğu zaman yanıltıcıdır. Yük altında gerilim çökmesi (GSM TX burst), batarya iç direnci (ESR), yaşlanma ve sıcaklık etkisi; basit voltaj okumasını anlamsızlaştırır.

MAX17055 ile şunları güvenilir biçimde izleyebiliriz:

  • SoC (%) ve kalan kapasite
  • Şarj/deşarj akımı (şönt üzerinden)
  • Anlık yük etkisi (TX sırasında düşüş)
  • Batarya yaşlanmasına bağlı kapasite/direnç trendi (uzun vadede bakım göstergesi)

Donanım Uygulaması (B107AA R5/R6)​

MAX17055, batarya hattına ve I2C bus’a şu şekilde bağlanır:

Pin / Net Özeti​

PinNet / BağlantıKritik not
BATBAT+Batarya pozitif izleme + giriş kapasitörleri yakın olmalı
CSP / CSNRSENSE üzerindenKelvin bağlantı önerilir (ölçüm doğruluğu)
SDA / SCLI2C (3V3)Open‑drain → pull‑up bus genelinde
ALERTINT_GAUGEOpen‑drain, aktif LOW → pull‑up gerekir
THRM(opsiyonel)NTC ile batarya sıcaklığı (kullanıma göre)
REGGAUGE_REGDahili reg çıkışı / bypass yapısı (şemaya uygun)

Şönt Direnç (RSENSE) Seçimi​

R5 şemasında 0.01Ω (10mΩ), 1%, 2512, yüksek güç sınıfı bir şönt direnç kullanılmıştır. Bu değer hem GSM tepe akımlarında yeterli ölçüm aralığı sağlar, hem de batarya hattına düşen gerilimi düşük tutar.

MAX17055 akımı, CSP‑CSN arasındaki gerilimi ölçerek raporlar. Ölçümün tam skala gerilim penceresi ±51.2mV mertebesindedir. Bu yüzden akım aralığı yaklaşık:

IFS≈51.2 mVRSENSEI_{FS} \approx \frac{51.2\,mV}{R_{SENSE}}

10mΩ için:

IFS≈51.2 mV10 mΩ=±5.12 AI_{FS} \approx \frac{51.2\,mV}{10\,m\Omega} = \pm 5.12\,A

Bu aralık, GSM burst’leri dahil çoğu saha senaryosunu kapsar.

Şönt üzerindeki kayıp (tepe akımda):

  • Gerilim düşümü: Vdrop=I⋅RV_{drop}=I\cdot R
  • Güç: P=I2⋅RP=I^2\cdot R

Örnek (2A tepe):

Vdrop=2A⋅10mΩ=20mVV_{drop} = 2A \cdot 10m\Omega = 20mV

P=(2A)2⋅10mΩ=0.04WP = (2A)^2 \cdot 10m\Omega = 0.04W

Örnek (5A tepe):

Vdrop=50mV,P=0.25WV_{drop} = 50mV,\quad P = 0.25W

Bu yüzden yüksek güç paket seçimi; sürekli kayıptan çok tepe akım / sıcaklık / mekanik sağlamlık açısından tercih edilir.

Ölçüm Doğruluğu İçin Yerleşim Notları​

Fuel‑gauge ölçüm kalitesi çoğu zaman komponent seçimi kadar layout ile belirlenir:

  • CSP/CSN hatlarını Kelvin mantığıyla şöntün uçlarından al (yük akımı taşıyan kalın izlerle karıştırma).
  • CSP/CSN izlerini kısa, simetrik ve gürültü kaynaklarından (modem TX hatları, anahtarlamalı regülatör) uzak tut.
  • BAT pinine yakın giriş kapasitörlerini yerleştir (R5’te küçük kapasitörler mevcut).

INT_GAUGE / ALERT Hattı​

MAX17055 genellikle bir ALERT/INT pini ile eşik olaylarını dışarı verir (düşük SoC, düşük gerilim, hızlı düşüş, 1% SoC değişimi vb.). Bu pin open‑drain davranışlıdır; hat HIGH olmak için pull‑up ister, entegre gerektiğinde hattı LOW’a çeker.

Bu hattın B107AA’daki amacı:

  • Batarya kritik seviyeye yaklaştığında MCU’yu uyarmak
  • GSM gönderimi öncesi “enerji yeterli mi?” kararını hızlandırmak
  • Üretim testinde batarya bağlantısı / akım ölçümü sağlıklı mı kontrol etmek

Eğer sahada interrupt tabanlı yönetim gerekmeyecekse, ALERT hattı firmware’de pasif bırakılabilir; ancak donanımda bağlı kalması debug ve saha teşhisi için değerli bir sinyaldir.

Komponent Seçimi​

Seçilen Komponentler​

Aşağıdaki seçimler, bu sayfanın işlevini minimum BOM ile sağlayacak şekilde yapılmıştır.

  • U: MAX17055 (Fuel Gauge, I2C)
  • RSENSE: 10mΩ, 1%, 2512 (yüksek güç sınıfı)
  • R (opsiyonel): 10kΩ, 1%, 0402 (ALERT pull‑up, MCU tarafında yoksa)
  • C: 100nF, 6.3V, X7R, 0402 (decoupling)
  • C: 470nF, 6.3V, X7R, 0402 (hat stabilitesi / ek bypass)

Alternatifler​

AlternatifArtıEksiPrototip (1–10)Pilot (100)Seri (1k+)
MAX17048 / MAX17049Çok basit, düşük güç, ucuzAkım ölçümü yok (şönt yok) → SoC doğruluğu senaryoya bağlı$0.90$0.60$0.45
TI bq27441‑G1Yaygın ekosistem, düşük güçEntegrasyon/parametreler farklı, saha davranışı bataryaya bağlı$1.40$1.05$0.80
TI bq27220 (coulomb counter sınıfı)Akım ölçümü güçlü, endüstriyel yaklaşımKarakterizasyon/kalibrasyon yükü daha yüksek olabilir$2.10$1.55$1.10
MAX17260/261/262 sınıfıGelişmiş gauge ailesiMaliyet ve entegrasyon artabilir$2.40$1.80$1.30

Not: Bu fiyatlar tahmini aralıklardır ve paket tipi, tedarikçi, stok ve adetlere göre değişir.

Tahmini Maliyet (BOM)​

Aşağıdaki maliyetler tahmini olup tedarikçi, stok ve adetlere göre değişebilir.

KalemAdetSeçilenPrototip (1–10)Pilot (100)Seri (1k+)
Fuel gauge1MAX17055$2.20$1.70$1.45
Şönt110mΩ 2512 1%$0.35$0.22$0.15
Pull‑up110k 0402 (ops.)$0.005$0.003$0.002
Decoupling1100nF 0402 X7R$0.01$0.005$0.003
Bypass1470nF 0402 X7R$0.01$0.006$0.004
Toplam$2.58$1.93$1.61

Bu sayfanın maliyetini esasen MAX17055 + şönt belirler. Tasarım başarısını ise çoğu zaman Kelvin yerleşim ve “TX burst öncesi/sonrası ölçüm” gibi doğru firmware kullanımı belirler.