一種低功耗、低成本鋰電池電壓檢測電路及檢測方法技術

一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路及其檢測方法，包括穩壓管D1、穩壓電容C2、電阻R2、單片機U1；所述穩壓管D1一端連接電源，另一端分別連接至所述單片機U1的ADC接口、及電阻R2一端；所述電阻R2的另一端連接至所述單片機U1的IO接口；所述穩壓電容C2并聯于所述穩壓管D1的兩端。所述電阻R2的另一端也可以接地。本發明專利技術利用帶ADC但是沒有參考電源的MCU，再通過外部增加穩壓管或是基準源，實現了對MCU電池供電電源的檢測。本發明專利技術檢測電池供電電源的方案精度高，且成本相對較低。并且這條檢測通路通過IO口接到地上，所以可以做到只是在檢測時候才消耗電流，從而實現了低功耗檢測的目的。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】
本專利技術涉及一種低功耗、低成本鋰電池電壓檢測電路及其檢測方法?！?br>技術介紹
】隨著智能時代的到來，便攜式電子產品的類型越來越多。更多低價的產品如雨后春筍般涌現，如移動電源、便攜小風扇、兒童玩具、多功能手電筒等。為了保護電池不過放與顯示電池電量，通常需要對電池電壓進行測量。常用的測電池電壓的方法是采樣電阻分壓電路，如圖1所示，對電池電壓取樣，然后通過比較器或者模數轉換(ADC)來得到電池電壓的范圍或者數值。如圖2所示，用比較器的方法測電池電壓，只能測幾個大致的范圍，分辨率低，不能有效的保護電池，也不能在保持電路穩定工作的前提下，最大程度發揮電池的續航能力。為了獲得更高的電壓精度，目前普遍采用內部集成ADC功能的單片機來實現。這類單片機有兩種:一種是比較便宜的ADC參考電壓內部連到單片機VCC端，另一種是比較貴的ADC參考電壓源可以外置(或內置基準源)的單片機。如果要使用前者，需要使用穩壓芯片(LDO)將電池電壓穩壓后，再供電給單片機電源電壓固定，才能通過采樣信號換算出電池電壓的值，如圖3所示。由于鋰電池電壓范圍在3.0?4.2V之間，而LDO的壓降普遍在0.7V以上，采用常用的2.7?5.5V工作范圍的單片機時，鋰電池的工作電壓范圍要求3.4V以上，不能最大限度的利用電池的續航能力。因此為了有效的利用電池，工程師們不得不選用比較昂貴的內置(或外置)ADC參考電壓源的單片機方案，如圖4所示。【
技術實現思路
】本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種低功耗、低成本檢測鋰電池電壓檢測電路及其檢測方法。本專利技術是這樣實現的:一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路，包括穩壓管D1、穩壓電容C2、電阻R2、單片機Ul ;所述穩壓管Dl —端連接電源，另一端分別連接至所述單片機Ul的ADC接口、及電阻R2 —端；所述電阻R2的另一端連接至所述單片機Ul的1接口；所述穩壓電容C2并聯于所述穩壓管Dl的兩端。所述電阻R2的另一端接地。所述穩壓管Dl替換為電壓基準源芯片。所述電壓基準源芯片為TL431。如前所述一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路的檢測方法，當需要采樣電池電壓，單片機的1輸出為低電平時，穩壓管Dl開始工作，產生一個固定的電壓值A，單片機的ADC引腳轉換電阻R2上端點對地電壓的ADC轉換數值C，設電池電壓為U，穩壓管Dl兩端電壓為A，那么電壓采樣點的電壓為(U-A);由于ADC參考源接單片機VCC，因此VCC對應的ADC值為ADC轉換的最大值B，假設ADC位數為n，則B等于2n_l ;通過單片機ADC引腳，得到采樣點的電壓(U-A)對應的ADC轉換數值C ;根據兩個模擬電壓之比(U-A)/U，等于對應的ADC轉換值之比C/B，得到下面的關系式:(U-A) /U = C/B式中A、B是固定的已知值，C是ADC的轉換值，那么可算得電源電壓U，U = B*A/(B-C)0本專利技術的優點在于:可以利用帶ADC但是沒有參考電源的MCU，再通過外部增加穩壓管或是基準源，實現了對MCU電池供電電源的檢測。本專利技術檢測電池供電電源的方案精度高，且成本相對較低。并且這條檢測通路通過1 口接到地上，所以可以做到只是在檢測時候才消耗電流，從而實現了低功耗檢測的目的?！尽靖綀D說明】】下面參照附圖結合實施例對本專利技術作進一步的描述。圖1是現有技術之一電路結構示意圖。圖2是現有技術之二電路結構示意圖。圖3是現有技術之三電路結構示意圖。圖4是現有技術之四電路結構示意圖。圖5是本專利技術電路結構示意圖?！尽揪唧w實施方式】】如圖5所示，一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路，包括穩壓管D1、穩壓電容C2、電阻R2、單片機Ul ;所述穩壓管Dl —端連接電源，另一端分別連接至所述單片機Ul的ADC接口、及電阻R2 —端；所述電阻R2的另一端連接至所述單片機Ul的1接口 ；所述穩壓電容C2并聯于所述穩壓管Dl的兩端。本專利技術是改進需要LDO給單片機供電才能測電池電壓的方案(現有技術之三)，通過將分壓電阻Rl換成穩壓管Dl (或電壓基準源芯片，如TL431等)，即可省去LD0，也能測電池電壓。作為優選地，把電R2的接地端接到單片機的1 口，可以大大的降低電池電壓檢測的功耗。電池電壓檢測電路模塊由穩壓管D1，穩壓電容C2，限流電阻R2與帶有ADC功能的單片機Ul組成。當需要采樣電池電壓，單片機的1輸出為低電平時，穩壓管Dl開始工作，產生一個固定的電壓值A，單片機的ADC引腳轉換電阻R2上端點對地電壓的ADC數據C，就可以通過一定的換算公式，求出電池電壓值，當測量完成后，單片機的1輸出為高或是高阻態，穩壓管Dl與電阻R2兩端等電位，電流消耗電流為零，從而實現了便攜式設備低功耗的要求。電壓計算推導如下:設電池電壓電壓為U (①③之間電壓)，穩壓管Dl兩端電壓為A (①②之間電壓)，那么電壓采樣點②相對于③的電壓為(U-A)。由于ADC參考源接單片機VCC,因此VCC對應的ADC值為ADC轉換的最大值B (如ADC位數為n，B等于2n_l)。通過單片機ADC引腳，可以得到采樣點②的電壓(U-A)對應的ADC轉換數值C。根據兩個模擬電壓之比(U-A)/U，等于對應的ADC轉換值之比C/B，可得到下面的關系式:(U-A) /U = C/B式中A、B是固定的已知值，C是ADC的轉換值，那么可算得電源電壓U，U = B*A/(B_C)補充說明，根據等式(U-A)/U = C/B可知，U的精度只于A的穩定度和C的精度相關，電阻的精度與1 口內阻的變化，并不會影響計算電源電壓的精度。此外穩壓管Dl與電阻R2的位置也可以交換，但要實現低功耗的要求，需要單片機的1具有能直接驅動穩壓管的高電平輸出能力。本專利技術利用帶ADC但是沒有參考電源的MCU，再通過外部增加穩壓管或是基準源，實現了對MCU電池供電電源的檢測。本專利技術檢測電池供電電源的方案精度高，且成本相對較低。并且這條檢測通路通過1 口接到地上，所以可以做到只是在檢測時候才消耗電流，從而實現了低功耗檢測的目的。以上所述僅為本專利技術的較佳實施用例而已，并非用于限定本專利技術的保護范圍。凡在本專利技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內?！局鳈囗棥?.一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路，其特征在于: 包括穩壓管Dl、穩壓電容C2、電阻R2、單片機Ul ; 所述穩壓管Dl —端連接電源，另一端分別連接至所述單片機Ul的ADC接口、及電阻R2一端; 所述電阻R2的另一端連接至所述單片機Ul的1接口； 所述穩壓電容C2并聯于所述穩壓管Dl的兩端。2.如權利要求1所述的一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路，其特征在于:所述電阻R2的另一端接地。3.如權利要求1或2所述的一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路，其特征在于:所述穩壓管Dl替換為電壓基準源芯片。4.如權利要求3所述的一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路，其特征在于:所述電壓基準源芯片為TL431。5.如權利要求1所述的一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路的檢測方法，其特征在于:當需要采樣電池電壓，單片機的1輸出為低電平時，穩壓管Dl開始工作，產生一個固定的電壓值A，單片機的ADC引腳轉換電阻R2上端本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低功耗、低成本的鋰電池電壓檢測電路，其特征在于：包括穩壓管D1、穩壓電容C2、電阻R2、單片機U1；所述穩壓管D1一端連接電源，另一端分別連接至所述單片機U1的ADC接口、及電阻R2一端；所述電阻R2的另一端連接至所述單片機U1的IO接口；所述穩壓電容C2并聯于所述穩壓管D1的兩端。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅鑫，胡如波，
申請(專利權)人：福州瑞芯微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：福建;35