電壓檢測與接口電路設(shè)計(jì)原理圖

串聯(lián)電池組廣泛應(yīng)用于手?jǐn)y式工具、筆記本電腦、通訊電臺以及便攜式電子設(shè)備、航天衛(wèi)星、電動自行車、電動汽車、儲能裝置中。為了使電池組的可用容量最大化及提高電池組的可靠性，電池組中的單體電池性能應(yīng)該一致，從而需對單體電池進(jìn)行監(jiān)控，即需要對單體電池的電壓進(jìn)行測量。

串聯(lián)電池組電壓測量的方法有很多，目前應(yīng)用較多的是差分檢測型與電流源檢測型兩種。差分檢測型需要2個電阻對的阻值嚴(yán)格匹配，否則將影響電池組電壓的檢測精度，該方法使用中為了減少檢測線漏電流對電池組一致性的影響，需要增加電阻的阻值，這樣將增加了大規(guī)模生產(chǎn)的難度并降低了檢測精度。而電流檢測型的檢測電路中僅需要一個電阻對的阻值匹配，提到為了提高檢測的精度，需要小阻值的電阻匹配，但增大了檢測線漏電流。在實(shí)際使用過程中為了減小檢測線漏電流對電池組一致性的影響，以及減少電壓檢測電路的功耗，需要在電壓檢測線路上增加開關(guān)控制器件，往往采用光耦或者光電繼電器。電流型電壓檢測電路具有較好的性能，但當(dāng)電壓低于2V時無法進(jìn)行檢測，首先對電壓檢測電路進(jìn)行了改進(jìn)，擴(kuò)大了電壓檢測范圍。其次以改進(jìn)的電壓檢測電路并以光電繼電器作為控制開關(guān)，對影響電壓檢測精度的因素進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)，最后通過一種電子開關(guān)的方式來取代光電繼電器，從而提高了電壓檢測精度。

圖2 電壓測量電路原理圖

采樣電路參考電壓為2.5V，因此需要把電池電壓進(jìn)行2倍衰減，所以選擇了R1=2R2，電路中電容C1為去耦電容，電阻R5為限流電阻，電阻R4用于保證電路可靠工作，為了減少電壓檢測電路的漏電流，在每節(jié)單體電池電壓檢測線上加入AQW216($3.4979)光電繼電器作為檢測控制開關(guān)，如圖2所示，當(dāng)需要檢測電池電壓時，通過控制端打開光電繼電器，檢測完關(guān)閉光電繼電器，可有效減少檢測時的漏電流對電池組一致性的影響。

AD7674($39.7200)能提供3種不同轉(zhuǎn)換速率工作方式，以便對不同的具體應(yīng)用優(yōu)化性能。這3種工作模式如下：WARP，允許采樣率高達(dá)800 kHz。然而在這種模式下只有當(dāng)轉(zhuǎn)換之間的時間不超過1ms 時，才能保證其轉(zhuǎn)換的精度。如果連續(xù)兩次轉(zhuǎn)換之間的時間大于1 ms，第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果就會被忽略，這種模式適合于要求快速采樣率的應(yīng)用。NORMAL，這種模式的采樣率為666 kHz，在這種模式下對采樣轉(zhuǎn)換之間的時間沒有限制，既可保證高的轉(zhuǎn)換精度又可確?？焖俚牟蓸铀俾省MPULSE，一種低功耗模式，其采樣率為570 kHz。

只用1塊C8051F060($12.4861)芯片即可完成單片機(jī)8051的各種控制，多路A/D 轉(zhuǎn)換和D/A 轉(zhuǎn)換，I2C、SPI 數(shù)據(jù)總線傳輸，RS232($780.5000)、RS485($49.9800)串口通信等功能，從而大大減少了元器件的種類，縮小了印制板的面積，節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)可靠性。而其交叉開關(guān)方式的配置， 使I/O 口應(yīng)用更加靈活方便。AD7674與C8051F060的接口電路圖為AD7674在高速采集系統(tǒng)中的外圍電路和接口電路。外圍電路包括電壓基準(zhǔn)輸入的設(shè)計(jì)、模擬電壓輸入部分的設(shè)計(jì)、模擬和數(shù)字電源供電的設(shè)計(jì)及接口電路的設(shè)計(jì)。接口電路包括AD7674與C8051F060和CPLD 的接口。