锂离子电池组监控系统研究与实现 — 系统硬件设计

　　3.2.2系统电源电路

　　系统需要从锂电池组中取电。对于小型的电池组，可以从电池组中间取电。

　　但是对于大中型电池组，如果从中间取电的话，势必会由于各单体电池的差异导致整个电池组的不均衡，使电池组的放电能力下降。因此，我们使用锂电池组对系统进行供电时，一般情况下尽量不从电池组中间取电，需要对电池组最大电压进行变换，使其变成适合系统工作的电源电压。

　　本系统的工作电压有两种：5V和3.6V.其中5V的电源需要从锂电池组的最大电压变换得到，本系统所监控管理的电池组最大数量为16节，锂电池的最高电压为4.2V，因此该电池组的最大电压可以达到67.2V，当电池组中电池数目较少时，电池组最大电压则可能降到10V左右。因此，我们需要选用电压工作范围在10V~67.2V之间的降压芯片。而MAX5033B作为一种高效、高压、降压型DC-DC转换器，其电压工作范围可达7.5V~76V，另外，我们可以通过设定使其输出固定在5V，满足了系统的要求。因此，我们选用MAX5033B作为降压DC-DC电路的主芯片。

　　MAX5033B除了电压工作范围满足要求外，还具有功耗低、工作效率高和工作温度范围广的优点。其空载时仅消耗350uA的静态电流，转换效率可高达94%，，输出电流可到500mA，工作温度范围-40℃~125℃，非常适合本系统。该芯片共有8个引脚，其芯片图如图3.4所示。

　　系统的3.6V电源则由变换的5V电源转换得到。该DC-DC电路可以由HT7536芯片实现。该芯片是一个三端高效电源管理芯片。具有结构简单，功耗小、温度系数小、压差低等优点。该电路如图3.6所示。

　　3.2.3复位电路

　　本系统中采用STC809R作为复位芯片，该芯片是专用复位芯片，具有很多优点：在上电时，当时钟振荡稳定而且电压值大于用户设定值，单片机才开始工作;掉电时，当电压值低于用户设定值，单片机才能复位;电池电压下降到一定值，单片机始终处于复位状态，且此时处于超低功耗，避免电池出现过放;具有掉电检测电路，在掉电过程中有充分的时间保存数据。

　　3.2.4外部电路本系统采用上位机对单片机系统中均衡、保护以及报警等相关参数进行设置，这些参数需要通过上位机设置并保存到硬件电路中，因此需要扩展1KB的EEPROM存储器，如图3.8所示。

　　MSP430单片机支持JTAG接口的在线下载和调试，因此在电路上预留了JTAG接口电路，给调试和使用都带来了极大的方便。电路如图3.9所示。

　　我们采用中断方式来满足系统应用中有状态和电量显示的需求。系统中设定了相应的功能按键，当某一按键按下时，产生中断，根据按键去查看电池的剩余电路和相应状态，在没有按键按下时，我们不对其进行显示。这样可以减少系统的能量损耗。

　　统有充放电状态和电量状态的LED指示电路，备用的指示电路，以及LED报警和蜂鸣器报警电路，分别如图3.10、图3.11、图3.12和图3.13所示。