今天看到群友們的激烈討論,感覺很好,做一下記錄,希望您看下去也會有所收獲。
電路&分析
事情是群友發了一個網上看到的鋰電池檢測電路圖,然后認為設計的不合理,電路圖如下:
這個電路設計的原本用意是:單片機(3.3V系統)控制NMOS導通關斷,在ADC采集電壓時導通,在ADC不采集電壓時關斷,從而節省掉分壓電阻上的電流,從而達到節省功耗的目的。群友們討論的很激烈,有個群友總結了一下,總結的很到位。
在群友的分析下,這個電路的缺陷在于:由于3.7V鋰電池充滿電為4.2V,假設單片機輸出3.3V控制NMOS導通,則NMOS的柵極電壓為3.3V,此時Vgs等于3.3V-0V=3.3V,然后NMOS導通,然后R12和R16對鋰電池分壓,分壓后,NMOS的源極電壓由于電阻分壓的關系變成了2.1V,那么此時Vgs等于3.3V-2.1V等于1.2V。然后再看AO3400的數據手冊,Vgs(th)是個0.7V~1.4V的范圍值。
那么此時就有兩種情況,1.假設0.7
分析結論:這個電路設計是不合理的。如果這個電路這么設計,由于NMOS的導通閾值電壓,第二種情況下(1.2V≤Vgs(th)≤1.4V)會電池電量檢測部分異常。
改良然后有的群友針對分壓后源極電壓會抬高的問題提出了改良措辭,直接將源極接地,然后這樣單片機就可以穩定的控制NMOS了,畫了下面這個電路圖:
然后又有個群友對這個改良后的電路圖提出了一下質疑,主要質疑點為:
這個電路的阻抗問題。
ADC端口的耐壓問題。
群友也是對這兩個問題作出解釋,阻抗≈200k//200k≈100k,電池電壓的采樣速度沒有很高的要求,所以沒什么問題;然后針對耐壓可以換為PMOS:
所以針對單片機IO口的耐壓問題,電路更改為:
然后群友又提出了使用NMOS的改善方法,即在原來電路的基礎上更改分壓電阻。需要滿足在電池滿電(電池電壓4.2V)的情況下,保證下面的分壓電阻上的電壓不大于1.7V,就不影響NMOS管的控制,這個是在假定NMOS的最大導通閾值電壓Vgs(th)為手冊中的最大值1.4V。
兩種改良措施:
更換為PMOS驅動控制。
仍使用NMOS,但更改分壓電阻。(NMOS便宜)
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