基于嵌入式微處理器的電能收集充電器方案

　　1.3采樣電路

　　采樣包括對(duì)充電電流和充電電池端電壓的采樣。采樣的電壓和電流經(jīng)EasyARM1138中的1個(gè)集成的10 bit ADC模塊送到LM3S1138控制芯片中，LM3S1138對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與保存。ADC模塊支持8個(gè)輸入通道，輸出最大誤差為±3 mV，±3.3 V電源供電，并含有4個(gè)可編程的序列發(fā)生器，這些序列發(fā)生器可在無(wú)需控制器干涉的情況下對(duì)多個(gè)模擬輸入源進(jìn)行采樣。電流與電壓采樣原理圖如圖3所示。

　　(1)電流和電壓采樣

　　為了降低成本，設(shè)計(jì)中對(duì)電流采樣不外加傳感器，通過(guò)1個(gè)傳感電阻R6把流過(guò)電池的電流轉(zhuǎn)換成電壓后，再進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換取樣。流過(guò)電池的電流可能會(huì)很大(超過(guò)1 A)，如果傳感電阻取得較大，那么就會(huì)產(chǎn)生較大的電壓降，根據(jù)功率計(jì)算公式：P=I2R，消耗的功率太大，就會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，顯然這樣做是不可取的。本設(shè)計(jì)中使R6=0.1Ω，用LM358運(yùn)算放大器把電壓放大到3 V左右，再傳送到ADC轉(zhuǎn)換器的ADC1管腳。電壓采樣直接通過(guò)改變滑動(dòng)電阻R4的大小，使輸出電壓在0~3 V額定范圍，再傳送到ADC轉(zhuǎn)換器的ADC0管腳進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

　　(2)保護(hù)電路和基準(zhǔn)穩(wěn)壓源

　　如果進(jìn)入ADC管腳的電壓過(guò)大，有可能造成芯片損壞，正確的做法是必須要有限壓保護(hù)措施，典型的用法是利用鉗位保護(hù)二極管。為了抑制串入ADC輸入信號(hào)上的干擾，一般還要進(jìn)行RC低通濾波，如圖4所示。

　　ADC轉(zhuǎn)換器需要一個(gè)基準(zhǔn)電壓為參照，以完成模擬電壓信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的量化?；鶞?zhǔn)電壓直接影響電壓和電流采樣的結(jié)果。EasyARM1138內(nèi)部集成可編程選擇的3.3 V的基準(zhǔn)穩(wěn)壓源，可確保ADC基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確性，不需要采用外部的穩(wěn)壓源，可以節(jié)省設(shè)計(jì)的成本。

　　2軟件程序設(shè)計(jì)

　　電能收集充電器的充電電流、電壓都是受限制的，“電池特性”的所有資料都根據(jù)標(biāo)度因子計(jì)算得到。這些數(shù)據(jù)在包含文件里定義，在編譯時(shí)計(jì)算，在程序運(yùn)行時(shí)以常數(shù)方式處理。所有從ADC輸出的資料都可以直接與這些常數(shù)進(jìn)行比較。也就是說(shuō)，在程序運(yùn)行過(guò)程中，不需要進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，從而節(jié)省了計(jì)算時(shí)間和程序空間。鋰離子可充電池采用恒流-恒壓充電方式，其充電主控制程序流程如圖5所示。

　　本電能收集充電器采用了微控制器LM3S1138作為CPU，具有智慧化、節(jié)能化等充電性能，電能收集率很理想。故有良好的推廣和使用價(jià)值。