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0.18mCMOS工藝，電源電壓為2.5V。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)LogicControl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)