基于MSP430F168的雙電池供電設計

摘要：文中介紹了一種使用雙電池供電的管理機制，在兩塊電池一供一備的模式中，有效解決了兩塊電池同時存在時兩者自動切換以及分別進行充電、放電和電量檢測的難點。
關鍵詞：備用電池；自動切換；MSP430F168；電壓檢測；同或電路；三端有向導通電路

便攜式設備中，大都選用重量輕、體積小、功能強的元器件。電源在所有元器件中占據著不可或缺的重要位置。鋰離子電池因其體積小、容量大的特點大受市場歡迎，但對于長時間室外作業的時候，一塊鋰電池供電還是顯得力不從心。對于供電保護設計好的設備，單電池電量不足可斷開負載并進入休眠、關機等降低電源損耗，這固然保護了電池，但關鍵時刻設備卻不能正常工作，而對于在供電方面保護欠佳的電子產品，更容易造成單電池在使用中過度放電。本文講述的備用電池方案可大大減少此類困擾。

1 總體設計思路
系統的硬件主要包括微控制器MSP430F168、供電(即放電)電路、充電電路以及電池電壓檢測電路三個部分。系統總體框圖如圖1所示。

供電電路由電池A、電池B、選擇器1、電壓檢測器和單片機組成。供電時，單片機控制選擇器1與主電池A接通，使主電池A供電而備用電池B掛起。電壓檢測器內部設置有標識系統正常工作的參考電壓，若輸入電壓高于此參考電壓，則電壓檢測器輸出給負載的電壓等于輸入電壓，且此時反饋控制信號不觸發選擇器；若輸入電壓低于參考電壓，則輸出低電平，觸發選擇器3選擇另一電池供電，這樣依次循環自動切換電池來供電。充電電路包括電池A、電池B、充電電源(交流適配器或者USB電源設備)、選擇器2和單片機。當單片機檢測到兩正常電池某一個在供電時，將控制選擇器2使充電電源接人另一電池充電；當設備中任一電池電壓處在低于截止電壓2．75V或等于0V電池被摘除的狀態時，單片機將控制選擇器2使充電電源只對供電電池充電。電壓檢測電路由電池A、電池B、選擇器3、電壓采集電路和單片機組成。單片機控制選擇器3使電池A、B分時接入電壓采集電路，再通過內置的AD轉換器，模擬型的電壓信號就可變換為數字信號供單片機處理。

2 系統硬件設計
2．1 MSP430F168微控制器簡介
MSP430F168微控制器是TI公司推出了一款高性能、超低功耗微控制電路。它擁有48kB+256Bflash存取器和2kB RAM，在1．8～3．6V的低電壓范圍內便可工作。MSP430F168具有超強的16位RISC處理器，16位的寄存器和常數發生器，能最大限度地提高代碼運算效率，具有5種省電模式，內置數字控制振蕩器允許在6μs內從低功耗模式喚醒。此外，MSP430F168還提供了16位定時器、12位快速ADC，USART、I2C、DMA等各種常用功能。
2．2 供電電路
如圖2所示，選擇器1是由P溝道MOS場效應管VT1和VT2、二極管D1和D6、JK觸發器74HC107、電壓檢測器S-80832以及三端有向導通電路組成。S-80832具有電池切換檢測的功能。

74HC107是雙路下降沿J-K觸發器，這里只選用其中一路。在設計中依照電路所需功能，對74HC107外圍電路按圖1進行搭建，將得到如表1真值表，(注：標“-”為非下降沿的情況，包括高電平、低電平和上升沿狀態)S-80832是一種高精度低功耗電壓檢測器，檢測的閾值電壓3．2V在內部被固化，采用N溝開漏方式輸出。