电池低电压指示及控制电路设计

便携式电子产品大多采用可充电电池供电,但一般没有电池低电压指示电路,往往造成电池过放电而使充电电池受损害,并且也会由于电池电压过低而影响电路正常工作。笔者根据这情况设计了一种电池低电压指示电路,并能控制关闭稳压器。该电路采用了电压检测器IC及带关闭控制的线性稳压器IC。

两种IC简介1.电压检测器CMOS输出结构的电压检测器是一种三端集成电路,无需外接电源,也无需外接元件。该器件超低功耗,静态电流13A;检测电压VDET精度2%2.4%;内部比较器有滞后特性以保证工作稳定性。滞后电压VHYS与检测电压VDET的关系约VHYS≈0.05VDET。

CMOS互补输出结构的电压检测器如图1所示。VDD为输入检测电压端,VSS为地,VOUT为电压检测器的输出端。当VDD>VDET时,VOUT≌VDD;当VDD降到检测电压以下时,VOUT≈0V。当VDD从小于VDET升压时,要到VDD=VDET+VHYS时,VOUT=VDD。其特性如图2所示。当VDD<0.91V时,内部电路因工作电压过低,输出不正常,是非工作区(如图2中斜线所示)。电压检测器的检测电压范围从0.9V6.3V,差不多间隔0.1V就有一个品种。电压检测器有TO-92封装,SOT-89封装及SOT-23封装。SOT-89封装如图3所示。

2.带关闭控制的线性稳压器带关闭控制的线性稳压器如图4所示。SHDN为关闭控制端:加高电平时,电源正常工作;加低电平时,电源被关闭,在关闭状态时耗电极省,一般小于1uA。

电池低电压指示及控制电路电池低电压指示及控制电路如图5所示。该电路由4节镍镉或镍氢电池供电。带关闭控制的线性稳压器输出3.6V,在输出100mA时压差360mV,SHDN端加低电平时电源关闭。CMOS输出的电压检测器的检测电压VDET=4V,精度为2.4%。

4节电池的额定电压为4.8V,终止放电电压为4V。当电池的电压大于4V时,电压检测器输出端(1脚)输出高电平(≈VDD)。此高电平加在SHDN端,使电源正常工作;由于VOUT端电压接近VDD电压,LED不亮。当电池电压降到4V下时,电压检测器的VDD这电路的优点是,充电利用了电池的放电能量,防止电池过放,防止由于电池过低而造成负载电路工作不正常或误差过大;与一般电路相比较仅增加了一个电压检测器、一个电阻、一个LED,占印制板面积小,并且成本也不高。

设计计算如果稳压器输出电压为VOUT,其最大压差为VDD,则其最小输入电压VINmin=VOUT+VDP。为保证电源工作正常,则电压检测器的VDET应满足VDET=VINmin。而电池的终止放电电压VBATmin应满足VBATmin≥VDET。

例如,VOUT=3.3V,最大工作电流时VDP=0.5V,则VINmin=3.3V+0.5V=3.8V,电压检测器VDET选3.8V的,电池选4节镍镉或镍氢电池,其最大电压为5.6V,额定值为4.8V,最小值为3.8V(相当每节电池终止放电为0.95V)。当然,电压检测器也可以选4.0V的。