无线传感器网络节点太阳能电源系统设计
1.2 供电管理单元
供电管理单元具有2方面的功能:一是为了不使锂电池深度放电,需要对其放电门限进行设置;二是获取当前电池的电压以决定节点采取的功耗模式。
由MAX680及MAX8211构成的锂电池放电门限设置电路如下图3所示。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/162090.htm
在该电路中,当锂电池电压下降到由R1和R5所决定的门限电压时,MAX8211就会截止MAX680的供电电压,最后使IRF541处于关闭状态而断开供电电池与负载电路。IRF541功率开关的导通电流小于0.5 mA,关闭漏电流仅为8μA以下。该电路的启动门限Vu和截止门限V1与外加电阻R5,R6和R7之间的关系可由下式给出:
为了能够执行有效的电源管理,需要了解电池能量的储存情况,并根据任务需求和自身能量状态调整工作状态和通信策略。设计中采用LM4041电压基准芯片,有微处理器采样其端电压,并计算电池的实际电压值以供程序处理,其原理图如图4所示。
U4为LM4041—1.2,该芯片为微功耗精密稳压管。电阻Rs负责提供稳压电流IL和负载电流IQ。Rs的取值应满足流过稳压管的电流IQ不超过IQmin和IQmax。Rs的计算公式如下:
式中:当VS取4.2 V,VR取1.2 V,IL+IQ约为120 A,计算出Rs取值约为27 kΩ。在实现过程中,使用ADC0测量稳定电压VQ,选用电池供电电压作为ADC的参考电压Vref。当PC0置“0”时Q3导通,ADC0的读数为ADC_Data。ADC_Data与参考电压Vref的关系如式(4)所示:
式中:VQ为固定值1.2 V;ADC_FS为输入满量程的测量值,是一个常数如10 b的ADC为1 024。由式可以计算出Vref也就得到电池的实际电压。
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