电压检测之比较电路

news2024/9/23 9:31:16

设计这款电路主要是本人在锂电池充电电路中挖了一个坑，对电源显示芯片的数据手册内容撰写不够详细的不好感受，所以自己根据比较电路的思想设计出了电压检测并反馈的电路，亦在提供一种电压检测的思想不需要借助ADC采集，在电路硬件上去实现。此文较短，且君仍需细细品味。

比较器

本文唯一的核心比较器，切记其不是集成运放（本人被这个概念误导过，所以大致讲一下两者的不同之处）。
比较器（如LM393）的特点
1.功能：比较器的工作原理是比较两个输入电压信号，输出一个指示哪一个输入电压更高的信号。具体来说，当一个输入电压高于另一个时，比较器会输出高电平；反之，则输出低电平。比较器的核心功能是将模拟信号转换为数字信号。
2.输出：比较器的输出是开集电极（Open-Collector）输出，需要外部上拉电阻。输出状态高或低是通过比较输入信号决定的。
3.应用：主要用于比较两个电压信号并提供一个指示哪个信号更高的逻辑电平。常见应用包括过压保护、零点检测、信号阈值判断等。

集成运放（如LM741）的特点
1.功能：集成运放是用于放大两个输入信号之间的差异。它具有高增益、低输出阻抗和高输入阻抗，适用于各种模拟信号处理任务。
2.输出：集成运放的输出是一个连续的电压信号，能够驱动负载，通常不需要额外的上拉电阻。
3.应用：运放广泛用于放大、滤波、积分、微分等各种模拟电路中。

so，本人选用的是LM393。
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接下来通过手册进一步了解这块芯片，并根据原理设计电路。
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手册中有其他电路，本文主要应用比较器电路，基于此软件仿真测试项目可行性，仿真测试使用的是NI Multisim 14.0。

本人设计思路是5V电源供电，电阻分压3：7，正极的阈值电压在3.5V左右。基于以上原理本人搭建了此电路。
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考虑到电阻选型，之所以选择30K主要是手头上有，69.8K这个电阻比70K便宜。

如仿真测试图所示，当负极电压为3.4V时，正极3.497V，正极电压高于负极，输出高电平驱动LED（亮蓝灯）。

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如仿真测试图所示，当负极电压为3.5V时，正极3.497V，正极电压低于负极，输出低电平，二极管没有压差，LED不亮。

仿真测试通过后将其变成原理图以及PCB。

原理图设计

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1.通过端口排针引入电源。负端的电源为U2上的分压5V28K/(22K+28K)=2.8V

2.电池电源接入同样通过2pin排针，分压电源检测为Vout40K/(40K+10K)=0.8Vout
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当正极等于负极电压时，满足公式0.8Vout=2.8V，可得Vout=3.5。所以当电池电压低于3.5V时LED灯熄灭，高于时灯亮。