ElectrimeDesign 14126 IFD2653PROMO.

单片机电池检测电路只需一脚

2017年3月17日
微控制器内部的ADC不足以测量它自己的供电轨,所以设计了一个使用标准离散元件的电路,只需要集成电路的一个引脚就可以实现这一点。

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该电路在开发具有ARM Cortex-M0处理器的便携式设备时遇到的问题解决了问题。电源由两个AA电池(2×1.5 V)组成,我需要向用户发出关于电池状态的信号。Cortex-M0从3.3V下降到2.0 V,当其电压降至1.1 V时,将考虑AA电池放电,因此可用的电源为1.1 V×2 = 2.2 V.这是一个非常低功耗的应用可以工作到2.2 v,因此没有必要警告用户改变电池直到达到电压电平。

微控制器似乎提供了一种通过其模数转换器(ADC)测量电池电压的简单方法。但是,这在这里似乎并不是一个可能的解决方案,因为Cortex-M0数据表表示,如果ADC将仅在其v即可工作银两大于2.4 V(ARM核心从3.3伏下降到2.0 V,但并非其所有功能都已)。测试显示效果效果效果效果银两至少为2.65 V.明显的解决方案是切换到另一个微控制器,如较低功率版本,但这意味着重写和重新测试代码,重做印刷电路板布局,并最终增加卷的成本应用。

相反,使用一些标准离散组件,开发了该电路以指示电池的状态。电池监视器需要:

•只使用一个引脚的微控制器(当使用低引脚计数设备时很重要)。

•在空闲状态下具有非常低的电流漏极。

•使用相同的引脚从Active状态切换到Idle状态并读取状态。

1.电池监视器的基本概念显示了功能之间的关系,并且只使用单片机的一个引脚来实现电路。

图1演示了如何仅使用单片机的一个引脚pa0来实现电池监视器(BattMon)电路的不同功能,驱动开关S从空闲模式到活跃模式,读取BattMon提供的电池状态,并从活跃状态返回到空闲状态。

完整的电路(图2)由两个AA电池供电。每一个秒(甚至几小时),微控制器决定看电池电量是否超过2.2 V.当微控制器不希望检查电池电压时,它将PA0设置为高电平,因此Q5关闭。这确保了光盘电路(图1的蓝盒)的电流非常低,这对于便携式设备非常重要。该状态下的测量电流约为4μA。

2.详细的电路使用5个标准晶体管加上无源元件来实现一针电池监视器解决方案。

当单片机决定它需要知道电池电压时,它将PA0设置为低20毫秒,并开关Q5;这是将电容C1充电到V所需要的时间DD- - - - - - VCESAT(Q5)。在20 ms时段之后,微控制器将PA0的状态从“OUT”变为“在”模式下,该模式将Q5设置为OFF,并且在某个时段(取决于C-R值),VDD等级由C1控制。

3.底部迹线显示微控制器在从循环开始(CH 1:25 ms / div,1 v / div垂直)之后在50毫秒的时间延迟之后对PA0输入的值进行采样。

如果是V.DD大于2.2 V,那么V海尔哥哥(Q3)高于0.7 V,Q3亮起;该条件取决于在二极管模式中连接的RV1,Q1和Q2,并通过变化的RV1在点B处设置电压。我们可以在点B处改变电压值,从而改变Q3的电压关闭和背面。对于该测试,RV1设定为12 k“|。然后,用vDD≥2.2 V时,Q3接通,C点电压高,而q4(当R3/C2从0到20 ms高时,为了避免R3/C2拉下E点,需要q4)使其反向,在E点产生低电压DD≥2.2V,输入PA0将读取低值。

从程序开始50毫秒后,微控制器将采样PA0输入值(t0 = 0),因此在t0 = 0时将PA0设置为低,然后在20msc后将PA0设置为输入模式。在50 ms后(从t0 = 0),它采样的值如底部迹线所示图3.该过程结束时,PA0设置为OUT模式,并设置为高电平,从而关闭Q5,减少了BattMon部分的电流绘制。

4.底部范围迹线显示微控制器采样PA0输入50ms从过程开始(CH 1:25 ms / div水平,1 v / div垂直)。

接下来,请按照v发生的情况DD小于2.2 V。与前面一样,序列开始时将PA0设置为低20ms;这将Q5开关打开并给C1充电。接下来,它将PA0从OUT模式更改为IN模式,这将关闭Q5并让C1保持VDD有一段时间了。但是现在VDD<2.2 v,所以Q3保持关闭,因为v海尔哥哥(Q3)<0.7V,而点C处的电压保持较低,点D和E高。因此,如果vDD< 2.2 V,输入PA0将读取一个高值。记住,微控制器将从程序开始50毫秒的PA0输入处采样值,如图的底部轨迹所示图4

注意,电路中R1,R2,R3,R4和R7的值未针对性能进行优化;它们已被优化为生产。通过使用5毫秒而不是20 ms来充电C1,可以通过调整时间尺度来速度进行速度进行速度,并在2至4毫秒后采样。这将减少活动状态所需的电流,如果需要更频繁地检查电池状态,这很重要。

这段代码可以用来测试电路:

荷兰国际集团(Ing)博士。Tommaso Angelino在Università degli Studi di Napoli Federico II获得了电子工程(设备和电路)硕士学位。他曾在许多公司工作,现在是一名硬件设计师海。(Sistemi Elettronici Angelino)在意大利那不勒斯。可以通过电话联系到他info@selettra.org

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