基于嵌入式微處理器的電能收集充電器方案

　　1.3采樣電路

　　采樣包括對充電電流和充電電池端電壓的采樣。采樣的電壓和電流經EasyARM1138中的1個集成的10 bit ADC模塊送到LM3S1138控制芯片中，LM3S1138對數據進行處理與保存。ADC模塊支持8個輸入通道，輸出最大誤差為±3 mV，±3.3 V電源供電，并含有4個可編程的序列發生器，這些序列發生器可在無需控制器干涉的情況下對多個模擬輸入源進行采樣。電流與電壓采樣原理圖如圖3所示。

　　(1)電流和電壓采樣

　　為了降低成本，設計中對電流采樣不外加傳感器，通過1個傳感電阻R6把流過電池的電流轉換成電壓后，再進行ADC轉換取樣。流過電池的電流可能會很大(超過1 A)，如果傳感電阻取得較大，那么就會產生較大的電壓降，根據功率計算公式：P=I2R，消耗的功率太大，就會產生較多的熱量，顯然這樣做是不可取的。本設計中使R6=0.1Ω，用LM358運算放大器把電壓放大到3 V左右，再傳送到ADC轉換器的ADC1管腳。電壓采樣直接通過改變滑動電阻R4的大小，使輸出電壓在0~3 V額定范圍，再傳送到ADC轉換器的ADC0管腳進行數據轉換。

　　(2)保護電路和基準穩壓源

　　如果進入ADC管腳的電壓過大，有可能造成芯片損壞，正確的做法是必須要有限壓保護措施，典型的用法是利用鉗位保護二極管。為了抑制串入ADC輸入信號上的干擾，一般還要進行RC低通濾波，如圖4所示。

　　ADC轉換器需要一個基準電壓為參照，以完成模擬電壓信號到數字信號的量化。基準電壓直接影響電壓和電流采樣的結果。EasyARM1138內部集成可編程選擇的3.3 V的基準穩壓源，可確保ADC基準電壓的準確性，不需要采用外部的穩壓源，可以節省設計的成本。

　　2軟件程序設計

　　電能收集充電器的充電電流、電壓都是受限制的，“電池特性”的所有資料都根據標度因子計算得到。這些數據在包含文件里定義，在編譯時計算，在程序運行時以常數方式處理。所有從ADC輸出的資料都可以直接與這些常數進行比較。也就是說，在程序運行過程中，不需要進行實時計算，從而節省了計算時間和程序空間。鋰離子可充電池采用恒流-恒壓充電方式，其充電主控制程序流程如圖5所示。

　　本電能收集充電器采用了微控制器LM3S1138作為CPU，具有智慧化、節能化等充電性能，電能收集率很理想。故有良好的推廣和使用價值。