作者：TI 华南区现场应用工程师吴杨、曾繁宸

摘要

近年来，扫地机器人市场快速崛起，越来越多用户和厂商在关注这个领域。 TI在该应用下提供种类丰富的模拟以及嵌入式解决方案，帮忙您快速进行选型和设计。扫地机器人系统可以分为以下几个子系统： 电池管理，电源管理，电机驱动，传感器及信号调理，人机交互界面等部分。

扫地机器人系统框图可在TI官网页面浏览：http://www.ti.com.cn/solution/cn/vacuum_robots

在本系列分享中，将会依次对图中主要子系统进行介绍：

第一节、电池管理

第二节、电源管理

第三节、电机驱动

第四节、传感器及信号调理

第五节、人机交互界面

第一节 电池管理

扫地机器人典型应用是四节锂电池串联使用。电池管理分为电池保护以及充电管理两个部分。如下图所示， 电池保护部分一般会设计在电池包里面，针对电池在各种工况下的异常情况进行诊断和保护。 充电管理会在扫地机器人主板上或在充电坞上，负责对锂电池充电曲线进行管理，以实现高效，安全的充电。

下面分别介绍电池充电管理，电池保护和电量计TI相关的解决方案：

1.1  充电管理

锂电池为了保证电池安全和寿命，对于充电过程要求分为四个阶段：涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电以及充电终止。同时还会有电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等功能的要求。这意味着锂电池的充电需要使用专用电池充电芯片，才能更好的保证电池安全和寿命。TI提供的充电芯片BQ24773可从各方面优化充电管理的设计和性能：

以上便是BQ24773原理的基本简介，更多细节，请参阅BQ24773数据手册。

TI提供的专用充电IC能够给系统提供精准的充电控制，完备的保护机制。对提升产品质量，优化系统成本有非常重要的意义。 专用充电IC的使用，不仅仅能够给系统带来更全面和精准的充电，还能够提高电池的使用寿命，降低整体的成本，更多细节可查看以下博客：

The value of a charger IC over a discrete solution for vacuum robots

1.2  电池保护和电量计

该功能的实现有依赖于专用锂电池保护IC。 根据用户的不同需求，TI可以提供四种不同类型的保护方案：

以下为重点方案的产品介绍：

1)    BQ4050

TI的电量计技术在精确测量电池容量、获取反映电池健康状况及安全诊断等数据的同时，还能够实现过压、过流、温度保护和电压均衡等功能。以上电池信息还能够通过SMBUS发送给主机，通过WIFI等方式连接到用户终端，方便用户及时了解扫地机器人的电池健康状况。

德州仪器 (TI) 的 BQ4050 器件采用补偿放电终止电压 (CEDV) 技术，是一款高度集成的高精度 1-4 节电池电量测量仪表和保护解决方案，可实现自主的充电器控制和电池均衡。

以上便是BQ4050原理的基本特性介绍，更多细节请参阅BQ4050数据手册 和BQ4050技术参考手册。

2)    BQ77905

锂电池在使用的过程中，一旦出现过压或者过流（短路）等问题，不仅会影响电池的寿命，更会带来安全问题。这意味着所有使用锂电池的设备，必须要加装电池保护器，以使锂电池能在一个相对安全的环境中正常工作。

TI提供的BQ77905是3-5 节超低功耗电压、电流、温度和开路可堆叠锂离子电池保护器，无需微控制器 (MCU) 控制即可实现一系列电压、电流和温度保护。该器件正好满足扫地机器人产品4S锂电池的需求，单芯片可实现过压，过流，短路，温度等保护。

BQ77905还可以支持堆叠使用适应更多节数，更多细节请请参阅BQ77905数据手册 和更多BQ77905应用手册。