【免费下载】平板电脑中电池监测方案
武汉核酸针对常见锂电池过压过流保护、电池电量监测问题,提出一种实用的解决方案,该方案采用DS2762芯片作为核心器件,配合必须的外围器件完成对锂电池的监测,通过数据线与主控制器交换信息,为主控制器提供电池的各种状态信息。该电路方案性能优良,扩展性强,可以广泛应用于各类电子设备,完成对电池的全面监控和管理。
随着手机、平板电脑、音频视频播放器等便携式电子设备的迅猛发展,其工作及待机时间逐渐成为限制其发展的一项瓶颈技术。延长设备工作时间一般从两方面入手:提高电池容量及效率;加强电池用电量管理。目前便携式电子设备大都使用的是可充电锂电池。锂电池是指以锂为负极材料的化学电池的总称,包括锂离子电池、锂聚合物电池等。该类电池无记忆效应,可重复充电次数多,使用寿命较长,具有较高的能量/质量比和能量/体积比。同时该类电池不足在于在充电及使用过程中要求比较苛刻,充电过流、过压以及放电短路、过热等情况都会严重影响电池的寿命及性能,需要在使用过程采用用电路进行控制及管理。同时为了提高电池的使用率及全面掌握电池的状态,需要实时监测电池的电池电压、剩余电量、估计供电时间、温度等诸多信号,根据该类决定控制策略,从而提高系统运行可靠性。通常,在电池放电过程中,电池电压与剩余电量、工作时间之间并不是线性关系,所以不能简单地采用电压采样、函数计算剩余电量[1-2]。针对该要求,设计了一种基于芯片的锂电池监测及保护电路,同时配合主控制器(MCU)完成对锂电池的可靠管理及有效保护,实际使用及测试表明该设计合理可行。
车子大保养1 DS2762芯片介绍
DS2762是MAXIM公司推出一款集数据采集、信息存储和安全保护于一体的
高精度Li+电池监视器,专为对成本敏感的电池组应用设计。这款低功耗器件
集成了精确的温度、电压、和电流测量,非易失(NV)数据存储,以及Li+电池
保护电路,采用小尺寸的TSSOP封装或倒装片封装。对于剩余容量估计、安全监视和电池特性数据存储等应用来讲,采用DS2762进行电池监测是比较合适的方案。该芯片可以实时监测电池的电压、电流、充放电状况及剩余电量等参数,并可以把这些数据储存起来,提供给单片机作相应处理[3-4]。它的主要特性有:
 (1) 提供Li+电池安全电路,包括过压保护、过流/短路保护、欠压保护。
  (2) 累积电流或温度超过用户设置的门限时,向主机发出警示信号。
  (3) 电流检测可使用内置25 mΩ检流电阻或外部用户可选检流电阻。
  (4) 电流测量。12位双向测量。
内部检流电阻:0.625 mA LSB和±1.9 A动态范围;
  外部检流电阻:15.625 μV LSB和±64 mV动态范围。
房产证贷款  (5) 电流累计。内部检流电阻:0.25 mAhr LSB;
  外部检流电阻:6.25 μVhr LSB。
  (6) 电压测量分辨率为4.88 mV。
  (7) 使用集成传感器测量温度,分辨率为0.125 ℃。
  (8) 支持系统电源管理和控制功能。
  (9) 32 B可锁定E2PROM,16 B通用SRAM。
  (10) Dallas 1-WireR○接口,具有惟一的64位器件地址。
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  (11) 低功耗。工作电流:典型为60 μA,最大90 μA;休眠电流:典型为1 μA,最大为2 μA。
  该芯片采用TSSOP封装,其管脚分配及定义如表1所示。
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 DS2762主要由内部寄存器、累加器、传感器、ADC等部分组成,图1给出其内部功能框图。
2 硬件电路设计
  2.1 监测保护电路
  由于DS2762能够判断电池过压、过放电、过流等状态,并能通过CC,DC 端输出控制电平,只需要在外部电路中增加控制开关MOS管进行控制,在过压、过放电、过流等状态下断掉电池输出进行保护。同时DS2762和外部主控单元只需要一线制连接传输命令及数据,为了保证可靠数据的可靠连接,需要在数据线上接4.7 kΩ左右的上拉电阻。图2给出具体电路接连关系及各个器件的电性能参数[3]。
图1 DS2762内部组成框图
  在图2中采用外部电阻Rsns进行电流采样,其阻值根据实际需要进行选择,一般都在mΩ级。也可以选择其内置的电流取样电阻,如图3所示。电流传感器的输入端IS1、IS2通过上拉电阻分别接在SNS端和VSS,其Rsns-int 的阻值常温下为25 mΩ。在采用内置传感器状态下,通过在IS1,IS2外接一个电容,和内部电阻组成一个低通滤波器。
  根据图2电路连接,当电池电压VCELL在VOV和VLV之间变化,充电保护输出端CC和放电保护输出端DC根据VCELL的变化输出高低电平。其逻辑及时序关系如图4所示。
知道不知道歌词  2.2 主控制器及显示
  主控制根据工作状态对DS2762进行控制及访问,取得电池状态的实时信
息。根据便携式电子设备的具体应用情况,该主控制器可以是DSP,ARM,MCU 等。文中实验电路中采用Atmel公司的AT89S52,带8 KB闪速可编程可擦除制度存储器(PEROM)低电压,高性能CMOS微控制器。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中。采用单片机直接驱动LED显示屏,实时显示电池的各种状态信息[5]。
  3 软件设计
  由于DS2672芯片功能强大,大部分工作都是其自主完成,与主控制器之间只需要进行相关通信即可。芯片和主控制器连接通过一线制接口,可以分别传输收发信号。DS2672芯片的寄存器主要有:电流寄存器、电流累计寄存器、电流偏置补偿寄存器、电压寄存器、温度寄存器、电流累积高阈值寄存器、电流累积低阈值寄存器、温度保护高阈值寄存器、温度保护低阈值寄存器等。在使用过程中,主控制器严格按照DS2672芯片的读/写时序,读取或设置各个寄存器准内容。
  4 结语
  便携式电子设备中的锂电池在充电及使用过程中需要对充电过流、过压以及放电短路、过热等情况进行
  控制及保护,同时需要实时监测电池的电池电压、剩余电量、估计供电时间、温度等诸多信号,根据监测结果进行判决处理。文中提出一种基于
DS2762芯片的电池电量监测电路设计方法,能够对锂电池的过压、过流、短路等状态进行自动保护,配合主控制器读取电池的实时电压、剩余电量、温度等数值并进行处理。该电路性能优良,扩展性强,可以广泛应用于各类电子设备完成对电池的全面管理。

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