低電量指示器成本低、效率高、環(huán)保

本應(yīng)用筆記介紹了一種電路，該電路使用低功耗CMOS比較器提供低電池電量狀態(tài)的LED視覺指示。這種 LBO（低電池電量指示器）是通過以低頻率和低占空比對 LED 進(jìn)行脈沖來實(shí)現(xiàn)的。該電路在不消耗過多電池電流的情況下實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，而過量的電池電流可能導(dǎo)致永久性電池?fù)p壞，并最終導(dǎo)致危險廢物處理。該電路還通過將比較器置于關(guān)斷狀態(tài)，有助于在關(guān)斷周期內(nèi)節(jié)省電池電流。包括用于確定占空比和比較器跳變點(diǎn)的方程和電路分析。

在大多數(shù)電池供電設(shè)備中實(shí)現(xiàn)低電量警告的常用方法是點(diǎn)亮 LED。然而，通過消耗電流，LED加劇了低電池電量狀況。您可以通過在低頻率和低占空比下操作來大大降低LED的功耗。

現(xiàn)有的低電池輸出 （LBO） 類似于 DC-DC 轉(zhuǎn)換器上的輸出，提供了一種點(diǎn)亮 LED 的便捷方法（圖 1）。MAX9030是一款小而便宜的比較器，具有關(guān)斷功能，采用6引腳SC70封裝。當(dāng)電池電壓處于正常工作水平時，器件仍處于關(guān)斷狀態(tài);當(dāng)電池電壓低于預(yù)設(shè)閾值時，它斷言 LBO。

圖1.在低頻率和低占空比下操作此低電池電量警告 LED 可節(jié)省功耗并延長電池壽命。

請注意，如圖所示，LBO（高電平有效）可用，但低電平有效警告（/LBO）需要包裝盒中顯示的可選電路。MAX9030隨后導(dǎo)通，使LED閃爍，分析如下：

首先，保持較低的占空比：

DC = tON/(tON + tOFF)

導(dǎo)通時間由充電電容兩端的時變電壓方程得出：

V(t) = V(1 - e-t/RC)
tON = -R5Cln(1 - VTRIPHI/VOUT)

關(guān)斷時間由放電電容器兩端的時變電壓公式得出：

V(t) = Ve-t/RC
tOFF = -R4Cln(VTRIPLO/VOUT)

比較器的高跳變和低跳閘電平是使用基爾霍夫現(xiàn)行定律得出的：

VTRIPHI = VOUT[R3(R1 + R2)]/[R3(R1 + R2) + R1R2]
VTRIPLO = VOUT[R3R2]/[R3(R1 + R2) + R1R2]

典型的V外對于比較器為 VDD.假設(shè)占空比為2.5%，并假設(shè)當(dāng)電池電壓等于3V時LBO使比較器跳閘，則由此產(chǎn)生的跳變電平為低電平為1V，高電平為2V。與此性能對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組件值為：

C1 = 0.1μF
R1 = R2 = R3 = 1MΩ

R4 = 3.6MΩ

R5 = 91kΩ

圖1電路支持任何類型的LBO輸出（高電平有效或低電平有效）。MAX9030工作時吸收的電源電流典型值為35μA，關(guān)斷時僅為0.05μA。該電路具有小尺寸、低功耗和低成本的特點(diǎn)，非常適合電池供電系統(tǒng)。

頻繁的低電量指示或過度放電可能會永久損壞電池。鎳氫（NiMh）和鋰離子（Li+）電池尤其如此。充滿電的鎳氫電池約為1.4V（空載）;它提供 1.2V 的標(biāo)稱平均電壓，并可放電至約 0.9V。任何進(jìn)一步的放電都可能對電池造成永久性損壞。此外，充滿電的Li+電池可以 電源電壓為4.2V （空載），標(biāo)稱平均電壓為3.6V。它可以放電至約2.5V。Li+電池絕不能在3V以下放電，以避免不可逆轉(zhuǎn)的損壞。一旦損壞，這些電池中的大多數(shù)最終將成為危險廢物，并可能進(jìn)入垃圾填埋場。

保護(hù)環(huán)境免受過度的危險廢物處理是全球關(guān)注的問題。該應(yīng)用電路有助于避免電池過度放電，從而減少廢棄電池的數(shù)量及其對環(huán)境的負(fù)面影響。

審核編輯：郭婷