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手机电池容量检测仪

专家
2014-03-10 21:30:36    评分

作者:唐山学院 魏开林 李胜军 石富天

指导教师:杨金泉


  作品简介

  作品完成图:

  开发背景:

  目前锂离子电池的在消费电子的应用越来越广泛,以数码产品为代表的智能手机、移动电源等大量使用锂离子电池或者锂聚合物电池。此次设计的电池容量检测仪可以对5000mAh以内的锂电池进行充放电以检测其容量,有较大的实用性。

  结构说明:

  整个系统由电源,恒流电路以及相应的ADC、DAC电路,主控核心板和触摸液晶屏组成。

  电源部分:系统由两个电源组成,一个为电池或者电池组充电使用,输出+5V、+15V/-15V,功率65W。另一个电源是一个5V 1A的开关电源,给对电源纹波不敏感的数字电路供电。

  恒流源电路:包含一个功率电源输入的固态选择开关,由功率场效应管来搭建,用于电池和电池组检测的切换;恒流充电由一个PMOS调整,恒流放电由一个NMOS调整,可以彼此独立控制和运行,接受主控的控制信号;为了达到题目的电压检测精度和电流控制精度,STM32内置的12位DAC/ADC均无法满足要求,为此使用外部扩展的方法。采用内置高精度基准的14位精度的DAC8162和16位的高精度AD7705来完成设计。

  主控板和触摸屏:主控板使用STM32最小系统板,预留了需要的各种接口;液晶屏按要求接入总线即可。

  功能与使用说明:

  功能:可以对单节或多节电池组进行充放电以进行容量检测;显示充放电曲线。

  使用说明:使用方法很简单,上电开机之后进入主界面,进行必要的参数设置之后,要实现容量检测点击触摸按钮即可。

  作品特色:

  1. 使用无触点开关切换电池和电池组;

  2. 使用双MOS管进行恒流充放电,省去了机械继电器,比BJT有更高的效率;

  3. 使用大尺寸液晶触摸操作,人机交互界面友好、简单、可靠;

  使用开关电源供电,效率高、体积小、重量轻。


  平台选型说明

  根据题目要求,显示屏至少需要640*480分辨率,能够存储历史充放电曲线,题目对运算和存储的要求比较高,使用最常用的8位单片机实现起来比较困难。目前32位的微处理器越来越便宜,其中以STM32系列最为流行,性价比极高,还有较多的学习资料,为此我们选择STM32F103作为设计的主控。


  设计说明

  原理图

  1. 主控原理图:


  2. 外围控制电路:

  3.功率回路:

  设计原理

  主控需要接入液晶屏、DAC、ADC,按照收据手册接入即可,液晶屏选择具有800*480分辨率和触屏接口的显示模组,以RA8875显示控制器。

  外围控制电路按照题目要求设计,数据转换器的选择上面已经提及,其外围电路按要求接入即可;充放电回路不允许机械切换,使用功率放大器是不错的选择,但是其效率相比功率场效应管要低,而且在单位增益下工作通常需要补偿,权衡之后决定自行设计。

  为提高效率降低体积和重量,大功率电源使用了开关电源;为了降低纹波,在后级增加了LC滤波电路。为了提高可靠性,在个功率回路都加入了保险丝,以提高可靠性。功率回路的切换时为了提高在给电池、电池组充电时的效率,同样使用场效应管实现。数字电路部分对开关噪声不敏感,可以使用开关电源直接供电,但是没有找到合适的电源,就使用一个额外的5V开关电源单独供电。

  根据题目的要求,在3.6-4.2V的范围内实现1mV的分辨率使用内置的A/D是很难达到要求的。内置的DA性能也不是很好,不能实现1mA的电流分辨率。为此选择了TI的14位数模转换器DAC8162来实现;模数转换器使用了ADI的16位高精度AD7705。

  系统比较复杂,涉及功率信号、模拟信号、数字信号,为此接地尤为重要,模拟信号处理使用差分放大的形式以提高精度;模拟数字地分离;关键器件进行旁路和去耦。

此文档的相关视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13499




关键词: 触摸屏     手机电池     检测仪    

院士
2014-03-10 23:15:49    评分
2楼
学习、学习。

菜鸟
2014-03-12 08:35:50    评分
3楼
了解一下

专家
2014-03-12 08:40:51    评分
4楼
这个还是不错的,学习了

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