我司有產品用到了不可充電的紐扣電池,為MCU的RTC以及其它重要電路提供電源,正常工作時電池輸出電流極少,約3-5uA左右,此電池非常重要,可以這么說,此電池決定了產品的壽命,電量耗盡后產品就“壽終正寢”了。
為了保證電池的可靠性,生產過程中會有電池電流測量,電池電壓測量,防止異常產品流向市場。測量電壓很好辦,儀表并聯測量即可,但是測量電流需要把測量儀表串入電源線上,串接形式對于生產來說有少許麻煩。
現在設計如下電路,解決以上痛點:
1、原理:
紐扣電池的負極不是直接接地,而是使用10k電阻接地,測量電流時把電流測量儀表串接在兩個測試點之間,因為電流表內阻很小會把R1電阻短路,可以看做把儀表串接在電源線上,測量完成后兩個測試點也無需短接。但是增加的R1會產生額外功耗,減少電池壽命,現在我們來估算一下電池壽命會減少多少。紐扣電池等效電路如下:
估算RL:
產品在使用過程中,紐扣電池的電壓是逐漸下降的,電流也會發生變化。我們以新產品估算RL,一般的紐扣電池標稱電壓3V,出廠電壓約3.3V,電流5uA,RL = 3.3V/5uA = 660K,相比10K的R1大的多得多。
估算壽命:
電池存儲的能量W決定了壽命,在沒有R1的時候電池能量都給了RL,加上R1后,電池能量被R1和RL瓜分。RL得到了W*RL/(R1+RL),即, 0.9851W。
假設沒有R1的時候能夠使用6年,現在能夠使用0.9851*6 = 5.9106年,可以說是影響非常小。
2、優點:
1)解決了產線上手工焊接的麻煩。
2)配合額外電路能夠實現產品電流自測量。從R1處測量電壓不會引入功耗,尤其在關機的時候。
3、缺點:
1)R1會產生功耗問題,使產品壽命縮短。
2)R1電阻的兩端電壓是個負值,如果使用ADC采集有少許麻煩,因為好多MCU沒有負參考。另外R1兩端壓降很小,直接ADC誤差較大。假設電流值為5uA,R1上產生壓降Ur1=5uA*10KΩ = 50mV。可以適當增加R1。
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