一种电池电压监测电路的制作方法

本实用新型属于电子行业低压电池电压检测领域，涉及一种电池电压监测电路。

背景技术：

便携式设备一般均采用低压电池或电池组供电，在做好节能控制的同时，就需要实时向用户提示电池电压状态，以便在电池电压和容量不足时，提醒用户及时更换电池。

电池电压的监控检测一般利用CPU单片机的AD采样端口，当CPU需求的供电电压和AD采样基准电压比供电电池电压低时，可以采用通用的处理方式，将电池电压首先进行降压和稳压后，供给CPU的电源和AD基准，然后将电池电压经过电阻分压到AD基准以内后进入AD通道采集计算，即可得到电池电压。对于供电电池电压低于CPU需求电压和AD采样记住电压的，可以采用升压和稳压后，然后再通过AD通道直接或分压采集电池电压。

而对于CPU直接电池供电的设备，即电池电压直接不用转换即给CPU供电，且供电电压和CPU的AD基准电压相同甚至就是同一个引脚的情况，电池电压的检测既不能直接也不能分压后通过AD采集，因为AD基准电压也即电池电压是同步变化的，所以采样得到的AD值始终是满幅的，不会变化。为此，目前的一些应用是，利用二极管正向压降基本不变的特性，通过二极管和分压电阻的串联分压后再进入AD检测，然后再通过实时AD值逆向反求出AD的基准电压，也即是电池的供电电压，如图1所示。此类电路应用简单，成本低廉，但根据二极管的伏安特性可知，二极管的压降在电压变化时本身也会有变化和偏差，如果直接采用一个假设的特定不变的压降计算得到的结果就会有较大的误差，精度会明显不足。同时，二极管的压降和使用温度也有很大的关系，温度不同，压降就会不同。如果要提高此类电路的精度就需要进行一系列复杂的硬件或软件校准，反而有时得不偿失。

技术实现要素：

本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种电池电压监测电路，有效地解决了CPU供电电压和AD基准电压和电池电压相同，而无法直接AD采样检测电池电压的问题，同时也解决了利用二极管串联分压方案的精度不足的问题，而且电路也十分简单，成本可控。

本实用新型的技术方案：

一种电池电压监测电路，由电池、CPU、电阻、稳压电源组成，其特征在于：电池与CPU的电源端口和AD采样基准端口连接成回路，电阻与稳压电源串联后并联在电池电源正负极上，且从电阻和稳压电源共同端引出一引脚与CPU的一路AD采样端口相连。

所述的稳压电源为TL431稳压电源，输出的基准电压为2.5V。电池直接供电给CPU的电源和AD采样基准，则有Vbat＝Vref，即AD采样参考电压Vref就是电池电压Vbat，且跟随电池电压变化。

电池同时经过一个电阻和稳压电源，最终稳压输出必须低于电池最终的放电终了电压或CPU所允许的最低电压，从而可以满足对电池电压最大范围的检测监控；设稳压电源的稳压输出Vo。

将稳压电源稳压后的电压输出Vo接入CPU的AD采样通道，则得到AD采样数字量AD(in)，而Vref对应的AD数字量根据CPU的AD精度位数是一个固定值，设为AD(f)，则有：

Vo＝(AD(in)/AD(f))*Vref

由此推出：

Vbat＝Vref＝(AD(f)/AD(in))*Vo

由于Vo和AD(f)为已知的特定值，而AD(in)也可以实时采样获取，从而就可以实时逆向计算出供电电池的实时电压值。

而且由于Vo的高精度和稳定性，也使得最终计算得到的实时电池电压值的稳定性极高，其精度也仅取决于CPU本身的AD精度了。

本实用新型对于电池电压与CPU供电电压和AD基准电压相同的应用，提供了一种精度高、成本低和结构简单的电池电压检测方案。

附图说明

图1为现有二极管采样电路图。

图2为本实用新型的电路图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1为现有二极管采样电路图。利用二极管正向压降基本不变的特性，通过二极管和分压电阻的串联分压后再进入AD检测，然后再通过实时AD值逆向反求出AD的基准电压，也即是电池的供电电压。此类电路应用简单，成本低廉，但根据二极管的伏安特性可知，二极管的压降在电压变化时本身也会有变化和偏差，如果直接采用一个假设的特定不变的压降计算得到的结果就会有较大的误差，精度会明显不足。同时，二极管的压降和使用温度也有很大的关系，温度不同，压降就会不同。如果要提高此类电路的精度就需要进行一系列复杂的硬件或软件校准，反而有时得不偿失。

如图2所示，本实用新型由电池、CPU、电阻、稳压电源TV1组成，其特征在于：电池与CPU的电源端口和AD采样基准端口连接成回路，电阻与稳压电源TV1串联后并联在电池电源正负极上，且从电阻和稳压电源TV1共同端引出一引脚与CPU的一路AD采样端口相连。所述的稳压电源TV1为TL431稳压电源，输出的基准电压为2.5V。

电池BAT为两节普通串联的干电池，正常供电电压为3.0V左右；CPU为一个供电引脚和AD基准引脚共用的低功耗低电压单片机CPU，如其最低允许供电电压为2.5V。

电池直接供电给CPU的电源和AD采样基准，则有Vbat＝Vref，即AD采样参考电压Vref就是电池电压Vbat，且跟随电池电压变化。

电池同时经过一个电阻和稳压电源，最终稳压输出必须低于电池最终的放电终了电压或CPU所允许的最低电压，从而可以满足对电池电压最大范围的检测监控；设稳压电源的稳压输出Vo。

将稳压电源稳压后的电压输出Vo接入CPU的AD采样通道，则得到AD采样数字量AD(in)，而Vref对应的AD数字量根据CPU的AD精度位数是一个固定值，设为AD(f)，则有：

Vo＝(AD(in)/AD(f))*Vref

由此推出：

Vbat＝Vref＝(AD(f)/AD(in))*Vo

由于Vo和AD(f)为已知的特定值，而AD(in)也可以实时采样获取，从而就可以实时逆向计算出供电电池的实时电压值。

如图2所示，电池一边直接给CPU供电，一边经过限流电阻R在TV1产生高精度的稳压输出，由于稳压电源在极小的电流下就可稳定，所以限流电阻可以适当取大点，可以节省能源；同时稳压电源在整个适用温度范围内都做了内部补偿，所以输出的电压稳定度和精度均非常高。

稳压电源的输出直接进入CPU的AD采样通道，则可以通过公式计算出：

Vbat＝Vref＝(AD(f)/AD(in))*Vo，其中Vo为稳压源的输出，AD(in)为CPU实时的Vo采样数字值，AD(f)为满幅AD的采样数字值，如果是精度10位的AD，则为1023。