实用的电流测量解决方案

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便携式设备的电池电量估计

越来越多的便携式设备需要高效的电池电量估计方法，通过先进的系统电源管理延长使用时间。

传统的电池电量测量方法大多通过电池电压的测量提供简单的电量估计，因为电池电量的下降会导致电池电压的下降。然而这种方法在许多应用中被证明是不够理想的，因为电池单元的电压在单元放电期间会不断变化，并且高度依赖于单元温度、放电率以及单元充电时的温度。

只使用电池电压作为电池容量的测量依据会使事情变得更糟，因为当负载电流急剧增加时会导致电池有效内阻上产生额外的压降，从而导致错误的低压测量结果。例如，具有红外、蓝牙以及相机功能的手机在全部功能开启时会导致电池监测电路误给出低电量告警，并导致系统关闭部分电路以期延长电池使用时间。

在高放电率(从600mAHr单元释放1200mA)情况下，电池电量会小于标称值的20%，但其放电曲线要比低放电率时更平滑。这种现象极大地限制了剩余电量测量精度，也即意味着使用相同电压对于低电池标志以及所有温度和放电率而言，会产生很大误差。

通过测量放电电流可以提高电池容量测量精度，从而使剩余电量的估计具有可计算性，可更准确地显示剩余电量，同时系统也能无差错的关闭未使用的部分电路以延长电池寿命。

测量放电电流的另外一个好处是可以保护电池免受过大放电电流的冲击，这种冲击会缩短电池寿命，甚至损坏电池。

笔记本电脑的电池通常使用专用的气体压力芯片来测试电池寿命，但在许多对成本敏感的小型设备中，这些芯片太过昂贵，而且功耗很大。用于手机等小型便携式设备，简单的解决方案是使用微功耗运放或电流监测器，并通过小的串联电阻测量放电电流。这些电路通常会和用于测量电池电压和温度的电源管理系统一起使用，因此无需额外昂贵的器件，也不会增加PCB面积。

微功耗电流监测器非常适于这些应用，因为它们能与一个或多个锂离子/聚合体单元协同工作，而不会干扰地线连接，并且可以从被监测的电压轨中获得电能。电流监测器需要使用一个额外的电阻来设置其增益，这样就为在多个系统中使用一个元件匹配所要求的动态范围提供了一个简单途径。图4中需要增加的器件是电流监测器、低阻值串联电流检测电阻和增益设置电阻。

图4：具有成本效益的微功率电量监测电路。