鋰離子電池組監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) — 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.2.2系統(tǒng)電源電路

　　系統(tǒng)需要從鋰電池組中取電。對(duì)于小型的電池組，可以從電池組中間取電。

　　但是對(duì)于大中型電池組，如果從中間取電的話，勢必會(huì)由于各單體電池的差異導(dǎo)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(duì)系統(tǒng)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(duì)電池組最大電壓進(jìn)行變換，使其變成適合系統(tǒng)工作的電源電壓。

　　本系統(tǒng)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(tǒng)所監(jiān)控管理的電池組最大數(shù)量為16節(jié)，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(dá)到67.2V，當(dāng)電池組中電池?cái)?shù)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(zhuǎn)換器，其電壓工作范圍可達(dá)7.5V~76V，另外，我們可以通過設(shè)定使其輸出固定在5V，滿足了系統(tǒng)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(zhuǎn)換效率可高達(dá)94%，，輸出電流可到500mA，工作溫度范圍-40℃~125℃，非常適合本系統(tǒng)。該芯片共有8個(gè)引腳，其芯片圖如圖3.4所示。

　　系統(tǒng)的3.6V電源則由變換的5V電源轉(zhuǎn)換得到。該DC-DC電路可以由HT7536芯片實(shí)現(xiàn)。該芯片是一個(gè)三端高效電源管理芯片。具有結(jié)構(gòu)簡單，功耗小、溫度系數(shù)小、壓差低等優(yōu)點(diǎn)。該電路如圖3.6所示。

　　3.2.3復(fù)位電路

　　本系統(tǒng)中采用STC809R作為復(fù)位芯片，該芯片是專用復(fù)位芯片，具有很多優(yōu)點(diǎn)：在上電時(shí)，當(dāng)時(shí)鐘振蕩穩(wěn)定而且電壓值大于用戶設(shè)定值，單片機(jī)才開始工作;掉電時(shí)，當(dāng)電壓值低于用戶設(shè)定值，單片機(jī)才能復(fù)位;電池電壓下降到一定值，單片機(jī)始終處于復(fù)位狀態(tài)，且此時(shí)處于超低功耗，避免電池出現(xiàn)過放;具有掉電檢測電路，在掉電過程中有充分的時(shí)間保存數(shù)據(jù)。

　　3.2.4外部電路本系統(tǒng)采用上位機(jī)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)中均衡、保護(hù)以及報(bào)警等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這些參數(shù)需要通過上位機(jī)設(shè)置并保存到硬件電路中，因此需要擴(kuò)展1KB的EEPROM存儲(chǔ)器，如圖3.8所示。

　　MSP430單片機(jī)支持JTAG接口的在線下載和調(diào)試，因此在電路上預(yù)留了JTAG接口電路，給調(diào)試和使用都帶來了極大的方便。電路如圖3.9所示。

　　我們采用中斷方式來滿足系統(tǒng)應(yīng)用中有狀態(tài)和電量顯示的需求。系統(tǒng)中設(shè)定了相應(yīng)的功能按鍵，當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷，根據(jù)按鍵去查看電池的剩余電路和相應(yīng)狀態(tài)，在沒有按鍵按下時(shí)，我們不對(duì)其進(jìn)行顯示。這樣可以減少系統(tǒng)的能量損耗。

　　統(tǒng)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(bào)警和蜂鳴器報(bào)警電路，分別如圖3.10、圖3.11、圖3.12和圖3.13所示。