一种适用于锂电池的电流监测电路设计一种适用于锂电池的电流监测电路设计
提出了一种适用于锂电池的电流监测电路,通过在锂电池供电环路引入灵敏电阻对电流进行采样,并使用时钟
控制开关电容运算放大器和高速比较器,实现从模拟信号到数字信号的转换。在处理器中进行电流量的运算,
能对过流、短路电流进行保护,也能用于计算电池阻抗、电量等相关参数。电路基于0.18 m CMOS工艺,电源
电压为2.5 V.对所设计电路进行了仿真验证。结果表明,该电路在- 40℃~+125℃应用环境温度范围内能够实现
对电流的采样和编码功能,并且能对充放电动作进行判断。 锂电池作为新型清洁、可再生的二次能源,需
监测其电流、电压及温度等参数,并做好相应的保护电路。对于手持设备而言,更需要追求高精度、低
提出了一种适用于锂电池的电流监测电路,通过在锂电池供电环路引入灵敏电阻对电流进行采样,并使用时钟控制开关电
容运算放大器和高速比较器,实现从模拟信号到数字信号的转换。在处理器中进行电流量的运算,能对过流、短路电流进行保
护,也能用于计算电池阻抗、电量等相关参数。电路基于0.18 m CMOS工艺,电源电压为2.5 V.对所设计电路进行了仿真验
证。结果表明,该电路在- 40℃~+125℃应用环境温度范围内能够实现对电流的采样和编码功能,并且能对充放电动作进行判
断。
锂电池作为新型清洁、可再生的二次能源,需监测其电流、电压及温度等参数,并做好相应的保护电路。对于手持设备而
言,更需要追求高精度、低功耗,从而降低对锂电池的“过度”使用,延长使用寿命。
本文设计的电路在锂电池供电环路中引入灵敏电阻对电流进行监测,给系统提供充放电提示,同时可用于电量计算以及保
护控制。
本文将详细阐述电流监测系统原理以及内部电路结构,并给出H-spice仿真结果及相关结论。
1 本文所设计的电流监测电路本文所设计的电流监测电路
模/数转换器(ADC)由采样、量化和编码构成。本文设计的锂电池电流监测系统框图如图1所示。其中,电容和AMP放
大器组成开关电容采样电路,C0MP高速比较器对数据进行量化,处理器对电路进行数字逻辑控制及编码。偏置电路提供AMP
放大器自启动支路并产生Vbe1和Vbe4。时钟模块控制系统开关,包括LII、LI2、LI5、LI6、LI38。处理器输出数字信号Logic
Control改变量化电容。
图
1
锂电池电流监测系统框图
1.1 开关电容采样电路
如图2所示,通过V+和V-间的灵敏电阻进行采样;.Vbe1和Vbe4是由BE结产生的电压基准;C3容值用n(2的倍数)表示
(C为单位电容值,C1=C2=1C,C3=C4=nC,C5=8C);时钟控制为高时开关导通,为低时开关断开。采样电路的5个状态如图
3所示。
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