電池低電壓指示及控制電路設(shè)計(jì)

便攜式電子產(chǎn)品大多采用可充電電池供電,但一般沒有電池低電壓指示電路,往往造成電池過放電而使充電電池受損害,并且也會(huì)由于電池電壓過低而影響電路正常工作。筆者根據(jù)這情況設(shè)計(jì)了一種電池低電壓指示電路,并能控制關(guān)閉穩(wěn)壓器。該電路采用了電壓檢測(cè)器IC及帶關(guān)閉控制的線性穩(wěn)壓器IC。

兩種IC簡介1.電壓檢測(cè)器CMOS輸出結(jié)構(gòu)的電壓檢測(cè)器是一種三端集成電路,無需外接電源,也無需外接元件。該器件超低功耗,靜態(tài)電流1 3 A;檢測(cè)電壓VDET精度 2% 2.4%;內(nèi)部比較器有滯后特性以保證工作穩(wěn)定性。滯后電壓VHYS與檢測(cè)電壓VDET的關(guān)系約VHYS≈0.05VDET。

CMOS互補(bǔ)輸出結(jié)構(gòu)的電壓檢測(cè)器如圖1所示。VDD為輸入檢測(cè)電壓端,VSS為地,VOUT為電壓檢測(cè)器的輸出端。當(dāng)VDD>VDET時(shí),VOUT≌VDD;當(dāng)VDD降到檢測(cè)電壓以下時(shí),VOUT≈0V。當(dāng)VDD從小于VDET升壓時(shí),要到VDD=VDET+VHYS時(shí),VOUT=VDD。其特性如圖2所示。當(dāng)VDD<0.9 1V時(shí),內(nèi)部電路因工作電壓過低,輸出不正常,是非工作區(qū)(如圖2中斜線所示)。電壓檢測(cè)器的檢測(cè)電壓范圍從0.9V 6.3V,差不多間隔0.1V就有一個(gè)品種。電壓檢測(cè)器有TO-92封裝,SOT-89封裝及SOT-23封裝。SOT-89封裝如圖3所示。

2.帶關(guān)閉控制的線性穩(wěn)壓器帶關(guān)閉控制的線性穩(wěn)壓器如圖4所示。SHDN為關(guān)閉控制端:加高電平時(shí),電源正常工作;加低電平時(shí),電源被關(guān)閉,在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)耗電極省,一般小于1uA。

電池低電壓指示及控制電路電池低電壓指示及控制電路如圖5所示。該電路由4節(jié)鎳鎘或鎳氫電池供電。帶關(guān)閉控制的線性穩(wěn)壓器輸出3.6V,在輸出100mA時(shí)壓差360mV,SHDN端加低電平時(shí)電源關(guān)閉。CMOS輸出的電壓檢測(cè)器的檢測(cè)電壓VDET=4V,精度為 2.4%。

4節(jié)電池的額定電壓為4.8V,終止放電電壓為4V。當(dāng)電池的電壓大于4V時(shí),電壓檢測(cè)器輸出端(1腳)輸出高電平(≈VDD)。此高電平加在SHDN端,使電源正常工作;由于VOUT 端電壓接近VDD電壓,LED不亮。當(dāng)電池電壓降到4V下時(shí),電壓檢測(cè)器的VDD這電路的優(yōu)點(diǎn)是,充電利用了電池的放電能量,防止電池過放,防止由于電池過低而造成負(fù)載電路工作不正常或誤差過大;與一般電路相比較僅增加了一個(gè)電壓檢測(cè)器、一個(gè)電阻、一個(gè)LED,占印制板面積小,并且成本也不高 。

設(shè)計(jì)計(jì)算如果穩(wěn)壓器輸出電壓為VOUT,其最大壓差為VDD,則其最小輸入電壓VINmin=VOUT+VDP。為保證電源工作正常,則電壓檢測(cè)器的VDET應(yīng)滿足VDET=VINmin。而電池的終止放電電壓VBATmin應(yīng)滿足VBATmin≥VDET。

例如,VOUT=3.3V,最大工作電流時(shí)VDP=0.5V,則VINmin=3.3V+0.5V=3.8V,電壓檢測(cè)器VDET選3.8V的,電池選4節(jié)鎳鎘或鎳氫電池,其最大電壓為5.6V,額定值為4.8V,最小值為3.8V(相當(dāng)每節(jié)電池終止放電為0.95V)。當(dāng)然,電壓檢測(cè)器也可以選4.0V的。