适用于锂电池的电流监测电路

概述：
提出了一种适用于锂电池的电流监测电路，通过在锂电池供电环路引入灵敏电阻对电流进行采样，并使用时钟控制开关电容运算放大器和高速比较器， 实现从模拟信号到数字信号的转换。在处理器中进行精确电流量的运算，能对过流、短路电流进行保护，也能用于精确计算电池阻抗、电量等相关参数。电路基于 0.18 m CMOS工艺，电源电压为2.5 V。对所设计电路进行了仿真验证。结果表明，该电路在- 40℃～+125℃应用环境温度范围内能够实现对电流的采样和编码功能，并且能对充放电动作进行判断。
锂电池作为新型清洁、可再生的二次能源，需精确监测其电流、电压及温度等参数，并做好相应的保护电路。对于手持设备而言，更需要追求高精度、低功耗，从而降低对锂电池的“过度”使用，延长使用寿命。
本文设计的电路在锂电池供电环路中引入灵敏电阻对电流进行监测，给系统提供充放电提示，同时可用于电量计算以及保护控制。
本文将详细阐述电流监测系统原理以及内部电路结构，并给出H-spice仿真结果及相关结论。

1 本文所设计的电流监测电路
模/数转换器(ADC)由采样、量化和编码构成。本文设计的锂电池电流监测系统框图如图1所示。其中，电容和AMP放大器组成开关电容采样电路，C0MP高速比较器对数据进行量化，处理器对电路进行数字逻辑控制及编码。偏置电路提供AMP放大器自启动支路并产生Vbe1和Vbe4。时钟模块控制系统开关，包括LII、LI2、LI5、LI6、LI38。处理器输出数字信号Logic Control改变量化电容。

图1 锂电池电流监测系统框图
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