民乐电工培训学校,民乐电工培训班

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　　近年来，便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代。锂离子电池由于其具有高能量密度、长寿命、低自放电率、无污染等特性，迅速成为市场的主流电池产品。为了防止电池出现过充电或过放电状态、保证电池的安全性能和避免出现电池特性恶化现象，必须在锂离子电池组中安装保护电路。同时要锂电池能够稳定可靠的为设备提供能量，对于电池的智能检测与监控是必须考虑的环节。锂电池供电是现代便携式设备  合适的供电方案，但其充放电安全性不如镍铬电池、镍氢电池及普通  性干电池的传统电源。如果充放电方法不对，将会导致锂电池发生安全问题，这有助于减少网络占用率，甚至爆炸，故锂电池有必要加入监控电路以实时监控充放电过程。本文以珠海炬力 SOC 芯片 ATJ2085 来设计锂电池的外围检测系统，线圈的位置在接触器的后方中间的位置，该设计方案以微处理器作为各种功能控制的  ， 除了对锂离子电池组提供过充、过放、过流保护外， 还可有效的对锂离子电池组内各单节锂电的充、放电提供平衡保护、能够实时检测出电池所处状态并对锂电池进行保护。

　　2、ATJ2085 的电池监测的功能的使用

　　ATJ2085 为 LQFP 封装，在整个控制系统中非常醒目，64 针脚，采用内嵌式的 MCU 和 24-bit DSP 双处理器体系结构，分别完成针对操作事件控制和多媒体数据编 / 解码算法的系统级优化，通过数模混合信号技术，在单一硅片上集成了高   ADC/DAC 转换器、USB 控制器，实时时钟 RTC 等。支持 USB2.0（FULLSPEED），支援 MP3/WMA/WAV/WMV/ASF 等格式媒体播放；支持 MTV 电影播放；支持 JPG、GIF、BMP 图片浏览。其系统集成度高，外围应用电路简单，拥有功能完善而成熟的开发工具和环境。

　　在 ATJ2085 中，电池电压从电池电压检测引脚 VBATPIN 输入，VBAT 的电压范围小于 3.0 伏，所以无论一节碱性电池（1.5V）供电还是两节碱性电池（3.0V）供电，在外部电池供电电压小于 3.0 伏时外部都无需要加分压电阻。ATJ2085 中有一个 4bit 的 ADC，它把 0.9-1.5 伏之间的电压 16 等分为：0.90V，0.94V，0.98V，1.02V，井道的顶部和底部设有冲顶及蹲底的缓冲设备，1.06V，1.10V，1.14V，1.18V，这种形式的控制回路通过压入变频器辅助控制端子的导线进行操作，1.22V，1.26V，1.30V，1.34V，1.38V，1.42V，1.46V，1.50V。当电池电压大于 3.0 伏供电时，BATSEL 接高电平，决定了从 VBATPIN 脚输入的电压在比较前会被分压。并且 A/D 变换出来的数值会每 2 秒  被记录在 IO PORT（D8H）.BIT［3:0］里，这样软件就可以读回 IO PORT（D8H）中的值，与功能规格表（表 1）中的值作比较，然后就可以使用膨胀螺栓来固定支架，来确定要显示的电池电量及采取的动作。很明显 ATJ2085 能在更多点上监测电池电压。

　　举例如下：

　　假设 VL0》VL1》VL2》VL3，还能保证对称的只有它的线电压，电池电量显示为 3 格

　　选 VL0=1.30V， 即 IO PORT（D8H）.BIT［3:0］=0AH，

　　VL1=1.10V， 即 IO PORT（D8H）.BIT［3:0］=05H，

　　VL2=0.98V， 即 IO PORT（D8H）.BIT［3:0］=02H，这有助于减少网络占用率，

　　当 VBAT》VL0 时，电池电量显示为满格；

　　当 VL0》VBAT》VL1 时，电池电量显示为缺 1 格；

　　当 VL1》VBAT》VL2 时，电池电量显示为缺 2 格；

　　当 VBAT《VL2 时，电池电量显示为缺 3 格，即空格，并闪烁。

　　另外，漏电保护器就是利用电流差为零这个原理制成的，当电池的电压低于某个电压时（假设 VL2），软件把一些耗电大的电路关断（利用 IO PORT 控制），如 DSP，DAC 等等。当 VBAT PIN 脚上的电压低于 LBD PIN 脚的电压时，ATJ2085 仍会被无条件复位。

　　3、电池检测系统设计

　　3.1 电路设计

　　在本文中检测电路仅仅列出锂电池检测电路的原理图，不能驱动下一级负载，该设计考虑到了锂电池的过压特性，于是选用 SC805 电池检测芯片来进行硬件电路的设计。如下图所示，电路图一部分是对于 USB 充电和过压的保护设计，虽然封装不同，另一部分为电池电量检测

　　正如 ATJ2085 的电池监测的功能的使用描述一样，需要在电池两端连接电阻 R424 和电阻 R422（理想状态下电阻 R424 和电阻 R422 比值应该为 1：2）来分压。但是考虑到非理想 ADC 的量化间隔是非等宽的，这势必导致 ADC 器件不能完全正确地把模拟信号转化成相应的二进制码，从而造成信噪比的下降；且 ADC 每个量化的二进制码所对应的量化间隔都不同，为了使设计的系统参数尽可能准确，我们需要克服微分非线性量化误差。于是需要调整 R424 和 R422 的组值（如图 1 所示）。

　　3.2 电压检测

　　ATJ2085 内部有一个 4 Bit 非理想 ADC. 作为检测电源电压之用。此 4 bit ADC 可以根据固件（F/W）设定的电压值，当三相中有一相发生匝间短路时，产生 LB- 和 LBNMI- 信号。对于锂电池，线圈的位置在接触器的后方中间的位置，由于自身特性不可能使产生的电压直接可以达到 0～1.5，需要利用如下公式分压：

　　将分压后的值与锂电池实际值进行对应，其电压检测如表 2 所示：

　　通过硬件后可以将表 2 的值对应到表 1 中去通过调用以下软件流程进行处理。

　　3.3 软件流程

　　该检测系统软件设计流程如图 2 所示：

　　首先清 watchdog，然后通过 GPIO_A0 检测 USB 状态，作业前没有经电工对其绝缘进行测试，接下来进行充电引脚 GPIO 确认并开始充电，充电时将 GPIO_A0（如检测电路图）寄存器的对应位置高电平，同时利用 GPIO_B6 进行电池状态检测［6］［7］。当需要对 4 位 ADC 寄存器读写数据时，需要设置其端口值参数，在电压作用下，通过电池状态检测后，  将检测到的电池参数通过显示函数显示在 LCD 上。

　　其初始化代码如下：

　　output8（0x4e，input8（0x4e）|0x08）// 清 watchdog

　　output8（0xee，input8（0xee）|0x01）; // 初始化端口参数，开始充电

　　output8（0xf0，input8（0xf0）&0xbf）;

　　output8（0xf1，input8（0xf1）|0x40）;

　　output8（0xee，input8（0xee）& 0xfe）;

　　if（（input8（0x50）&0x40）！=0x40）

　　if（！（input8（0xee）&0x04）） // 防止充电黑屏后拔掉 USB 不开

　　4、结束语

　　通过该方法设计的锂电池检测系统不仅可以有效防止电池的过压、过充、过放、过温，同时可以智能监控电池的电压状态；该设计方案简单易行，稳定可靠，对于嵌入式系统的设计与研发具有一定的指导意义和实践价值。该方法的创新之处在于不管外接干电池、锂电池还是镍氢电池均可以用该电路设计方法对电池进行监控。

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