ps501是美国微芯科技公司推出的智能电池管理芯片，适用于2～4节锂离子及锂聚合物电池组，或6～12节镍氢及镍镉电池组，能准确计算出电池组 的剩余容量、满充容量，以及预测电池的可运行时间和充电完成所需要的时间，提供电池监控功能，确保使用安全，先进的电池平衡功能可以延长电池寿命及工作时 间。其通信协议符合smbus 1.1和sbdata 1.1智能电池指令集。
特点和引脚说明
● 特点
支持2～4节锂电池和6～12节镍电池。
基于pic18f mcu内核，现场可编程的锂离子/锂聚合物/镍电池电量计量芯片。
遵循smbus 1.1和sbdata 1.1。
精密的16位δ-σ a/d转换，电流测量精度为小于1ma。
18v最大输入电压，电压测量端可直接与电池芯相连接。
可编程i/o用于led驱动和充放电保护和二次安完保护。
对不同的电池芯，用户可以配置不同的电池模型。
电池容量计量误差小于1%。
先进的放电完(eod)判断方法。
16kb闪存和256byte eeprom。
高精度的内部振荡器。
极低的电源消耗，工作时耗电为200μa，采样模式时为100μa，休眠时仅为0.5μa。
增强型esd保护能力。
12个通用可编程i/o口，其中2个为高电压(最高18v)开漏输出。
集成和外接温度传感器，实现两个位置温度检测功能。
内置最大平衡电流为8.4ma的电池平衡电路和外部电池平衡控制功能。
● 引脚说明
ps501采用tssop28无铅封装，符合欧盟的rosh以及各国的环保要求，其引脚排列如图1所示。超小体积的tssop封装(7.85mm×10.2mm)可节省pcb的空间，方便地安装于不同尺寸的电池包中，如图2所示。
图1 ps501引脚图
图2 基于ps501的智能电池包
ps501引脚功能简介
ps501内部结构和工作原理
● ps501内部结构
ps501的内部结构见图3。
图3 ps501内部结构图
● 处理器内核/存储器
ps501采用了pic18 8位risc单片机内核，其存储器资源包括16kb 闪存，以及256byte eeprom，分别用于存储程序/数据和参数。这两种存储器均可通过smbus接口进行重新编程，而不需要特别的编程接口。每片ps501在出厂前都已经 烧录好boot loader程序，针对不同型号用电设备，不同特性的电池芯，以及不同容量等配置信息用户可以使用powertool500软件设置生成不同的固件，在电 池包生产现场下载固件，从而电池包的生产厂可以方便快速地对不同特性的电池芯，不同的上位机设备更改固件，而不需要改动硬件电路。
● a/d转换器
ps501利用高精度a/d转换器来进行电流、电压和温度的精确测量。a/d经过校准后可消除增益误差和偏移误差。基于 ps501芯片的电池包管理pcba在生产过程中除了要现场下载固件外，还要对a/d转换电路及硅时钟振荡器进行校准，校准的内容包括：电池组电压采样， 每串电池芯电压采样，外部和内部温度采样，电流采样，以及硅时钟振荡器。因此不管是元件精度，pcb设计等造成的累加误差都可以通过校准最大程度地进行更 正，从而确保每个pcba对物理量的采样都是精确的，而这个过程花费的全部时间仅为15s，而且全过程全部自动进行，不需要人工干预。
● powersmart固件/电池模型
flash存储器中固化有所利用powersmart开发的电池管理固件。该固件采用专有算法以及精密的三维电池模型，模型包 含250多种参数，并可对自放电、温度以及其他因素进行补偿。除此之外，ps501在充/放电周期内还执行了多项容量校正和减小误差的操作，以提高精度、 改善电量计和充电控制性能。上述功能可确保实现精确的电池容量报告以及误差小于1%的实时预测。闪存的可再编程特性使得在无需改变硅片设计的前提下，可迅 速实现固件升级并生成用户版本。ps501可根据特定应用的电池化学性质轻松进行用户定制。
powersmart提供了各种标准配置文件，可用于配置各种流行的充电电池和电池组应用。图4和表1是不同温度，不同放电率的放电结束电压3d模型和ps501内部表格参数一个例子。
图4 不同温度、不同放电率的放电结束电压3d模型
表1 锂电池放电结束电压查找表
● smbus接口/sbdata命令
ps501包括一个符合smbus v1.1协议的smbus通信引擎，目前所有的笔记本电脑与笔记本电池的通信都遵循这个通信协议。smbus是i2c通信协议的一个子集，使用带有i2c 通信接口的处理器或者用软件模拟i2c通信接口的方法，都可以很容易地读取ps501的sbdata数据，应用到不同的电子产品中。
● 精确的集成时基
ps501带有一个高精度硅振荡器，无需外接时钟振荡器即可进行自放电定时和容量计算的精确定时。这个内部硅振荡器在电池组生产时可以由用户进行校准。
● 温度检测
当ps501紧靠被监控的电池时，可采用片内集成的温度传感器以减少器件数目，用户也可选择通过器件提供的引脚外接热敏电
