平板电脑中电池监测方案.docx

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、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。

　　(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　　(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　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 　　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　　一是狠抓工作机制创新把创新作为市政管理工作的“硬指标”，结合自身职责，抓好1-2项创新性工作，落实对个人的目标责任制考核，增强创新的积极性和主动性。

二是推动工作成效创新，积极深化各项改革，得到上级领导的充分肯定。