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行采樣，并使用時鐘控制開關(guān)電容運算放大器和高速比較器，實現(xiàn)從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。在處理器中進行精確電流量的運算，能對過流、短路電流進行保護，也能用于精確計算電池阻抗、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)計電路進行了仿真驗證。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，并且能對充放電動作進行判斷。

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)進行量化，處理器對電路進行數(shù)字邏輯控制及編碼。偏置電路提供AMP放大器自啟動支路并產(chǎn)生Vbe1和Vbe4。時鐘模塊控制系統(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）；時鐘控制為高時開關(guān)導(dǎo)通，為低時開關(guān)斷開。

電池切換模塊設(shè)計

電池切換模塊由驅(qū)動電路和繼電器組成的切換電路陣列組成。其中，每個切換電路單元對應(yīng)一個電池單體。驅(qū)動電路主要由反向器74LS04和三極管S9013組成，受P1口輸出的控制信號控制，對繼電器的開、閉狀態(tài)進行控制。采用可同時轉(zhuǎn)換兩路信號的雙觸電繼電器4137，實現(xiàn)對充放電回路和電池狀態(tài)檢測回路同時進行切換。利用外部中斷INT1的中斷控制功能，并通過單片機的P3.6對兩個切換按鍵狀態(tài)進行檢測判斷，同時利用"上移"和"下移"按鍵，實現(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