单片机可通过ADC检测电压来监控电池电量

我们一般通过检测电压来判断锂电池的电量。单节锂电池标称电压为3.7V，充满电压为4.2V。电压大于等于4.2V我们认为电量为100%，电池电压等于3.82V时认为电量为50%，电池电压小于等于3.0V时认为电量为0%。当然不同的锂电池是有差异的，需要根据锂电池的规格来定。

要监测电池电量就离不开ADC，如果单片机本身有ADC就简单了，没有ADC的话可以外置一个ADC芯片。

锂电池电压测量电路设计

首先，需要设计一个用于测量锂电池电压的分压电路，为了省电，我们可以设计一个带开关的电路，在需要测量电压的时候再给分压电阻供电，如下图，当EN_CHK_V为低电平时，Q3截止，关断分压电阻的供电；需要测量电池电压时，EN_CHK_V设置为高电平，Q3导通，单片机的ADC通道（CHK_V）就可以检测电压了。

大家可能问，为什么要分压呢？为什么不直接测量电池的电压？这与单片机的参考电压有关系，不分压的话，电池电压高于参考电压就没法测量了，大家继续往下看就明白了。

ADC检测电压，需要有一个参考电压基准或者参照电压

任何测量，都需要有一个参照或者参考，ADC测量电压也不例外。假如参考电压为2.5V，那么ADC测出满量程就是2.5V了。因为锂电池的电压在3.0V~4.2V间变化的，所以比较适合用LDO或者TL431设计一个2.5V的参考电压。锂电池的电压经过上面的分压电路后，最大测量值就不会超过2.5V这个参考电压了。

如果单片机的ADC是12bit，那么满量程为0xFFF（4095）=2.5V，电压计算如下：

• 0xFFF / AD值 = 2.5/V

• V = (2.5 x AD值) / 0xFFF

当然这个测量出来的电压值是经过电阻分压的，大家还需要按分压比例算出真正的电池电压值，得到锂电池的电压值，就可以按照电量与电压的对应关系，计算得到锂电池的电量。

如果单片机内部有参照电压，就更为简单的。以STM32系列的单片机为例，STM32的内部有一个参照电压VREFINT，相当于一个标准电压测量点，它和ADCx_IN17连接，这个参考电照与参考电压是不一样的哦。有了这个参照电压，即使锂电池的电压发生变化，也可以通过参照电压计算出真实的电压值，在测量锂电池电压值之前，我们需要先读出参照电压的ADC测量数值，记为ADrefint，再去读出锂电池电压ADC数值，记为ADchx，则要测量的电压为：

• Vchx = Vrefint * (ADchx/ADrefint)
• 其中ADrefint是固定值，需要查看对应单片机的规格书。

如果你用的是STM32有单片机，可以去了解一下内部参照电压的使用哦。

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电池电量硬件检测。

我们设计的产品，因为对电池电压的精度要求不高，都用单片机内部ADC，参考电压也采用系统LDO给单片机供电的电压，一般来说，3.3V作为参考电压即可。

对锂电池的电压检测，因为锂电池电压最高可以到4.2V，如果外接充电器甚至达到5V或者6V电压，而单片机满量程是3.3V，所以一般使用串联两个电阻进行分压，单片机采集分压电阻端的电压在进行分压比例，计算出锂电池的电压值。

软件ADC采集部分，每个单片机的配置各不相同，精度也各不一样，这里假设12位ADC进行公式计算，12位ADC共4096阶，假设分压电阻是两个100K电阻，如果采集到的ADC值是1234，那么采集到的电压值是： 2345乘3300mV，再乘以分压的系数2倍，再除以4096阶数，求得电压值是3778mV。

公式：电池电压=(当前采集值*分压值*参考电压)/ADC分阶数。

电池充电管理芯片选型

其实充电芯片品牌极多，我们在设计选型时，常常考虑 芯片稳定性，充电电流大小，充电电压范围，以及芯片成本来进行综合考虑。

我们可以使用圣邦微的SGM4056，如果电池容量不大，可以控制在350mV以内，此芯片还可以提供充电充满后反馈引脚。给单片机判断是否充满。

单片机软件对锂电池的管理

单片机在软件的电池采集管理与分析过程中，需要能够区分，未充电，充电进行中，充电满。这三个大的电池状态，怎么区分呢？

• 锂电池没有充电时，单片机系统没有外接充电器，单片机采集到的电压是不会超过4.3V的。范围在电池截止电压~4.2V以内。

• 当外接充电器时，检测出来的电压大于4.3V，则代表充电过程中。
• 单片机系统处于充电中，当充电管理芯片引脚的引脚电平发生变化，如变成高电平，则表示充电满，每个品牌的充电反馈信号有可能相同，请参考对应规格书。

在正常使用的放电过程中，还需要对电压采集进行判断，防止电压过度放电损坏电池或者电池保护。一般选用3.4V作为门槛值，低于3.4V则触发电池电量报警。具体数据需要结合产品特性来选定。

以上是单片机对锂电池的管理，欢迎加个关注【科技电小二】谢谢支持。

1.电压对电量的查表法。

优点：方便，容易编程实现。

缺点：不适合所有锂电池，采集的电压波动容易造成电量变化大。

2.使用库仑计计算电量法。

优点：准确，实时展示锂电池的电量。

缺点：有数学模型，有较多的知识点需要掌握，编程实现有难度。