本文提出了一種適用于鋰電池的電流監(jiān)測電路，通過在鋰電池供電環(huán)路引入靈敏電阻對電流進(jìn)行采樣，并使用時(shí)鐘控制開關(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，能對過流、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)對電流的采樣和編碼功能，并且能對充放電動(dòng)作進(jìn)行判斷。

　　電流監(jiān)測電路

　　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)測系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。其中，電容和 AMP 放大器組成開關(guān)電容采樣電路，C0MP 高速比較器對數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，處理器對電路進(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。

　　開關(guān)電容采樣電路

　　如圖 2 所示，通過 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)開關(guān)導(dǎo)通，為低時(shí)開關(guān)斷開。

　　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，對繼電器的開、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)對充放電回路和電池狀態(tài)檢測回路同時(shí)進(jìn)行切換。利用外部中斷INT1 的中斷控制功能，并通過單片機(jī)的P3.6 對兩個(gè)切換按鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測判斷，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。

　　充放電模塊設(shè)計(jì)

　　充放電模塊由充電電路、放電電路和充放電控制電路組成。由單片機(jī)輸出的充電或放電控制信號(hào)分別控制充電或放電電路對電池進(jìn)行充電或放電。電池充放電電路如圖4 所示。

　　電壓檢測模塊設(shè)計(jì)

　　電壓檢測模塊由三端穩(wěn)壓電路、分壓電路和比較電路組成。三端穩(wěn)壓電路由LM317 及其外圍電路組成，其輸出的電壓經(jīng)分壓電路分壓后，作為基準(zhǔn)電壓，分別送到由LM339組成的比較器的一端，從電池正極采集的電壓送到比較器電路的另一端，從各比較器的輸出的電平狀態(tài)，可對當(dāng)前電池的電量情況及放置狀態(tài)進(jìn)行判斷。這些狀態(tài)信號(hào)作為檢測信號(hào)，再送回單片機(jī)，由單片機(jī)控制充放電電路工作，并對電池狀態(tài)進(jìn)行指示。電池電壓檢測電路如圖5 所示。

　　編輯點(diǎn)評：本文簡單介紹了鋰電池監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，下文設(shè)計(jì)的電路在鋰電池供電環(huán)路中引入靈敏電阻對電流進(jìn)行監(jiān)測， 給系統(tǒng)提供充放電提示，同時(shí)可用于電量計(jì)算以及保護(hù)控制。

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