鋰離子電池組監控系統研究與實(shí)現 — 系統硬件設計

　　3.2.2系統電源電路

　　系統需要從鋰電池組中取電。對于小型的電池組，可以從電池組中間取電。

　　但是對于大中型電池組，如果從中間取電的話(huà)，勢必會(huì )由于各單體電池的差異導致整個(gè)電池組的不均衡，使電池組的放電能力下降。因此，我們使用鋰電池組對系統進(jìn)行供電時(shí)，一般情況下盡量不從電池組中間取電，需要對電池組最大電壓進(jìn)行變換，使其變成適合系統工作的電源電壓。

　　本系統的工作電壓有兩種：5V和3.6V.其中5V的電源需要從鋰電池組的最大電壓變換得到，本系統所監控管理的電池組最大數量為16節，鋰電池的最高電壓為4.2V，因此該電池組的最大電壓可以達到67.2V，當電池組中電池數目較少時(shí)，電池組最大電壓則可能降到10V左右。因此，我們需要選用電壓工作范圍在10V~67.2V之間的降壓芯片。而MAX5033B作為一種高效、高壓、降壓型DC-DC轉換器，其電壓工作范圍可達7.5V~76V，另外，我們可以通過(guò)設定使其輸出固定在5V，滿(mǎn)足了系統的要求。因此，我們選用MAX5033B作為降壓DC-DC電路的主芯片。

　　MAX5033B除了電壓工作范圍滿(mǎn)足要求外，還具有功耗低、工作效率高和工作溫度范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。其空載時(shí)僅消耗350uA的靜態(tài)電流，轉換效率可高達94%，，輸出電流可到500mA，工作溫度范圍-40℃~125℃，非常適合本系統。該芯片共有8個(gè)引腳，其芯片圖如圖3.4所示。

　　系統的3.6V電源則由變換的5V電源轉換得到。該DC-DC電路可以由HT7536芯片實(shí)現。該芯片是一個(gè)三端高效電源管理芯片。具有結構簡(jiǎn)單，功耗小、溫度系數小、壓差低等優(yōu)點(diǎn)。該電路如圖3.6所示。

　　3.2.3復位電路

　　本系統中采用STC809R作為復位芯片，該芯片是專(zhuān)用復位芯片，具有很多優(yōu)點(diǎn)：在上電時(shí)，當時(shí)鐘振蕩穩定而且電壓值大于用戶(hù)設定值，單片機才開(kāi)始工作;掉電時(shí)，當電壓值低于用戶(hù)設定值，單片機才能復位;電池電壓下降到一定值，單片機始終處于復位狀態(tài)，且此時(shí)處于超低功耗，避免電池出現過(guò)放;具有掉電檢測電路，在掉電過(guò)程中有充分的時(shí)間保存數據。

　　3.2.4外部電路本系統采用上位機對單片機系統中均衡、保護以及報警等相關(guān)參數進(jìn)行設置，這些參數需要通過(guò)上位機設置并保存到硬件電路中，因此需要擴展1KB的EEPROM存儲器，如圖3.8所示。

　　MSP430單片機支持JTAG接口的在線(xiàn)下載和調試，因此在電路上預留了JTAG接口電路，給調試和使用都帶來(lái)了極大的方便。電路如圖3.9所示。

　　我們采用中斷方式來(lái)滿(mǎn)足系統應用中有狀態(tài)和電量顯示的需求。系統中設定了相應的功能按鍵，當某一按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷，根據按鍵去查看電池的剩余電路和相應狀態(tài)，在沒(méi)有按鍵按下時(shí)，我們不對其進(jìn)行顯示。這樣可以減少系統的能量損耗。

　　統有充放電狀態(tài)和電量狀態(tài)的LED指示電路，備用的指示電路，以及LED報警和蜂鳴器報警電路，分別如圖3.10、圖3.11、圖3.12和圖3.13所示。