痛楚踩坑“电池电压侦测电路”含泪总结设计要点_电压_电池

做过一个电纸书阅读器的项目，和Kindle是同类产品：

产品中用到一个“电池电压侦测电路”，当时在这个电路上踩坑了，电路本身倒是很大略：

和大家分享这个电路的设计要点，以及当时的设计失落误，帮助大家积累履历，往后不要踩这种坑。

设计要点一：设定分压电阻的大小

这种便携式掌上阅读器，当然是内置锂电池的：

通过侦测电池电压来判断电池电量，是很常用的做法。

侦测电池电压的电路非常大略：

电池电压经由电阻R26和R62分压之后，给到主控芯片MCU的ADC引脚，通过ADC来侦测电池电压。

为什么要分压？由于ADC引脚可直接侦测的电压范围没有4.2V这么高。

在R62远远小于MCU的ADC引脚的输入阻抗的情形下，可以忽略ADC引脚的输入阻抗，这也是我们须要的。

下面忽略ADC引脚的输入阻抗来打算两个电阻的分压，也便是：

当电池电压为4.2V时，经由R26和R62分压，ADC引脚会侦测到1.4V：

当电池电压为3.5V时，经由R26和R62分压，ADC引脚会侦测到1.17V：

以是可以根据侦测到的电压来算出电池电压，也便是：

电池电压 = 侦测到的电压 x 3

查看MCU的数据手册，可以查到ADC引脚的输入阻抗。

为了忽略ADC引脚输入阻抗的影响，R62要尽可能相对地小。

但又不能太小，由于这个电路会一贯花费电池的电量，就算是关机状态下也一贯在耗电。

电阻太小会导致关机功耗变大，这里花费9.3uA：

对阅读器产品来说，可以接管了！

设计要点二：降落纹波电压

为了精确丈量电池电压，ADC引脚处的纹波电压要小。

这里用了电容C32来滤波：

为了避免受到滋扰，ADC引脚的走线要只管即便短，阔别滋扰源，走线包地处理。
ADC引脚处的走线高亮显示如下（这个MCU是BGA封装）：

这里的走线不算短，不过经测试纹波电压小于50mV，知足哀求。

设计要点三：设定关机电压

阅读器配套的锂电池，充满电是4.2V。

在电压降到3.5V时，经实际测试，阅读器的系统电压还能保持稳定，但连续放电随意马虎导致去世机，以是设定3.5V为关机电压。

参考一款锂电池的放电曲线图，以1A电流放电时，一开始放电曲线很平缓。
放电到3.5V再今后一些，蓝色的放电曲线呈陡涯式低落，这便是为什么电压变得不稳定了。
见下图蓝色曲线的最右侧那一段：

根据这款产品的实际测试情形，软件设定为当侦测到电池电压降到3.5V时，系统实行关机。
也便是：

有些电子产品本身功耗低，也不会瞬间拉取大电流，就可以在电池电压更低时才关机。

设计要点四：把稳分压电阻的精度

这个电路很大略，电性能测试也没创造什么问题。

试产了100片电路板，装了几十台整机，各种测试都Pass，统统顺利。

于是就批量5千台，准备交第一批货给客户。

这是个定制项目，早就拿到订单，已经附近约定交货的日子。

第一次正式批量，还是要谨慎。
在贴片厂生产时，我全程跟线。

生产总体比较顺利，我在产线上没事的时候，无聊地检讨着电路图：

溘然心里一咯噔，创造这个电池电压侦测电路，分压电阻的精度竟然是5%，不是1%！

一下子就懵了！

电池电压侦测的精度非常主要，要知道如果MCU把3.6V的电池电压判断为3.5V，虽然相差才0.1V，但是电量差得可不少，会导致提前很多就关机。

更糟糕的是，如果MCU把3.5V的电池电压判断为3.6V，那么系统没有在精确的电压实行关机，连续利用可能会涌现去世机的情形。

当时立时问产线还能不能改BOM，要改换物料，产线答复说5千片立时就要贴完，现在下变动单来不及了。
。
。

悲剧了，只能考虑是否手工改板了。
把板上5%精度的换成1%精度的，每块板要改2颗电阻，一共便是一万颗电阻。

首先问产线拿了一盘精度为5%的电阻过来，测试看偏差详细是多少。
结果创造虽然标称5%精度，实测精度并没有超过1%。
测了几十个，基本是这种情形。

这就有点意思了，彷佛还可以啊！
换还是不换呢，陷入了纠结。

末了的决定是，守旧一点，换！

于是很苦逼，产线上的闇练焊工并不多，临时给我找来一个，我俩一起改板5千片。

一边改板，一边客户那里催着交货，真是惨痛的教训！

末了：复盘履历

这个事情，是设计上还不足细心，对这个电池电压侦测电路的认识不足深刻，竟然没有重点检讨电阻的精度。

5%精度的电阻相对便宜，公司的出货量非常大，单板的本钱降落一点点，多出来的利润可以很可不雅观，以是大部分电阻是选用5%精度，个别有须要的地方才会用1%。

所谓本钱是设计出来的。

值得一提的是，实在5%和1%的价格差距很小，有些公司的硬件工程师为了方便，统一选用1%精度的，这样就不会出错，也减少了BOM中的物料种类。

那么问题来了，你公司的情形是这么一刀切，还是区分精度利用？

末了，有了这次手工改板5千的教训，往后每次用电阻，我都会仔细检讨精度利用是否合理，也算是吃一堑长一智。

本次履历分享就到这里，感谢阅读！

来源：电路啊

作者：LR梁锐