詳解鋰電池監(jiān)測(cè)報(bào)警電路設(shè)計(jì)—電路圖天天讀（304）

　　本文提出了一種適用于鋰電池的電流監(jiān)測(cè)電路，通過(guò)在鋰電池供電環(huán)路引入靈敏電阻對(duì)電流進(jìn)行采樣，并使用時(shí)鐘控制開(kāi)關(guān)電容運(yùn)算放大器和高速比較器，實(shí)現(xiàn)從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在處理器中進(jìn)行精確電流量的運(yùn)算，能對(duì)過(guò)流、短路電流進(jìn)行保護(hù)，也能用于精確計(jì)算電池阻抗、電量等相關(guān)參數(shù)。電路基于 0.18m CMOS 工藝，電源電壓為 2.5 V。對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，該電路在- 40℃～+125℃應(yīng)用環(huán)境溫度范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電流的采樣和編碼功能，并且能對(duì)充放電動(dòng)作進(jìn)行判斷。

　　電流監(jiān)測(cè)電路

　　模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）由采樣、量化和編碼構(gòu)成。本文設(shè)計(jì)的鋰電池電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。其中，電容和 AMP 放大器組成開(kāi)關(guān)電容采樣電路，C0MP 高速比較器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，處理器對(duì)電路進(jìn)行數(shù)字邏輯控制及編碼。偏置電路提供AMP 放大器自啟動(dòng)支路并產(chǎn)生 Vbe1和 Vbe4。時(shí)鐘模塊控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，包括 LII、LI2、LI5、LI6、LI38。處理器輸出數(shù)字信號(hào) Logic Control 改變量化電容。

　　開(kāi)關(guān)電容采樣電路

　　如圖 2 所示，通過(guò) V+和 V-間的靈敏電阻進(jìn)行采樣；。Vbe1和 Vbe4是由 BE 結(jié)產(chǎn)生的電壓基準(zhǔn)；C3 容值用 n（2 的倍數(shù)）表示（C 為單位電容值，C1=C2=1C，C3=C4=nC，C5=8C）；時(shí)鐘控制為高時(shí)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，為低時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

　　電池切換模塊設(shè)計(jì)

　　電池切換模塊由驅(qū)動(dòng)電路和繼電器組成的切換電路陣列組成。其中，每個(gè)切換電路單元對(duì)應(yīng)一個(gè)電池單體。驅(qū)動(dòng)電路主要由反向器74LS04 和三極管S9013 組成， 受P1 口輸出的控制信號(hào)控制，對(duì)繼電器的開(kāi)、閉狀態(tài)進(jìn)行控制。采用可同時(shí)轉(zhuǎn)換兩路信號(hào)的雙觸電繼電器4137， 實(shí)現(xiàn)對(duì)充放電回路和電池狀態(tài)檢測(cè)回路同時(shí)進(jìn)行切換。利用外部中斷INT1 的中斷控制功能，并通過(guò)單片機(jī)的P3.6 對(duì)兩個(gè)切換按鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷，同時(shí)利用“上移”和“下移”按鍵，實(shí)現(xiàn)電池單體間的手工切換。電池單體間的切換單元電路如圖3所示。