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技術資訊

基于ATmega16的電動車鋰電池組設計 (2)

單片機的輸入輸出設計如圖2所示。 由電源部分降壓、穩壓得到的3. 3 V電壓通過端口10為單片機提供工作電壓;端口12和13為反向振蕩放大器與片內時鐘操作電路的輸入端和反向振蕩放大器的輸出端,為單片機提供工作晶振;端口30是端口A與A /D轉換器的電源,使用ADC時通過一個低通濾波器與端口10的VCC連接;端口37,38的ADC3, ADC2是經過轉換后待檢測的電壓、電流值;端口39, 40的ADC1,ADC0是經過溫度傳感器轉換后的溫控電壓值。

圖2 單片機的外圍電路設計


1. 2 穩壓電源模塊
穩壓電源是單片機系統的重要組成部分,它不僅為系統提供多路電源電壓,還直接影響到系統的技術指標和抗干擾性能。 ATmega16 L單片機的工作電壓為2. 7~5. 5 V,為保證單片機穩定的工作電壓為3. 3 V. 穩壓部分是由MC34063構成的DC /DC變換控制電路,從電池組分出的25 V電壓經過電路降壓、穩壓,輸出3. 3 V,供保護電路工作,其電路如圖3所示。

圖3 穩壓電源模塊電路


1. 3 充電均衡模塊
采用模擬電路方案。即在每節電池的外部搭建過壓保護電路,充電過程中當電壓超過預定值時,保護電路自動閉合,使電池通過電阻回路放電,以保護電池不會過度充電。當電池電壓減小到均衡充電動作電壓4. 18 V時,保護電路自動斷開。
1. 4 電壓電流測量模塊
待測的電壓通過集成運算放大器LM358,將輸出送至單片機進行檢測。 LM358內部包括2個獨立、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器,適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用和雙電源工作模式,由于其低功耗電流,也適合于電池。用霍爾傳感器UGN - 3501 M 檢測直流電流。 UGN -3501M是集成型霍爾傳感器,采用差動霍爾電壓輸出,檢測靈敏度為1. 4 V /0. 1T.


電壓電流檢測電路的設計如圖4 所示。 運算放大器LM358的5, 6引腳所接的BB,AA為待測的充電、放電電壓,經過放大后由7腳輸出至單片機進行檢測,當檢測到待測電壓達到過充、過放保護電壓時,由單片機控制斷開充放電回路。電流檢測通過霍爾傳感器完成,如圖4所示,將從UGN -3501M1, 8引腳輸出的霍爾電壓uH 接至LM358的3, 4引腳,經過放大后從1 腳輸出ADC3 至單片機,進行過電流保護。 UGN - 3501M 的5, 6, 7引腳連接調整電位器,用以補償不等位電勢,同時改善線性。 調整5, 6引腳外接電阻R16,可使輸出霍爾電壓uH 與磁場強度有較好的線性關系。
 

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