电池保护器设计
摘 要本文以“电池保护器设计”作为研究课题，设计了一款能够实现电池电压的实时监测，使得电池在供电状态下持续放电时出现欠压或者电压低于安全电压时的保护功能，这款保护器能够将电池与供电设备之间实现灵活的开关作用，保护机制触发灵活几乎无时延，经过动态测试的数据表明该保护器能够实现对设备最大10安培的电流放电，不会限制电池的最大输出电流，更为重要的是在根本上避免了电池被过度使用后发生损坏现象。在硬件系统的设计方面，本电池保护器系统将MAX8212型电压监测器芯片植入到硬件电路的核心位置，通过它来对电池电压进行检测和大功率MOSFET进行驱动，使得这些功能电路发挥功能，这款电池保护器系统的工作性能主要由MAX8212芯片的性能来决定。在软件系统的设计方面，本电池保护器系统以Altium Designer软件作为电路布局设计软件，通过高效灵活的线路布局，避免了各个元器件以及线路之间的相互干扰，大大提升了电池保护器控制系统的工作效率和稳定性。经过多次的测试后，本电池保护器系统的工作状态都表现的非常稳定，能够正常的执行所有功能，非常适合推向市场进行推广。
目录
一、 引言 1
（一） 电池保护器的发展背景 1
（二） 电池保护器的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 电池保护器的方案设计 4
三、 核心元器件 6
（一） MAX8212电池电压监测芯片简介 6
（二） SUP75P05开关管简介 7
四、 系统硬件设计 9
（一） 反接保护电路设计 9
（二） 分压电路设计 9
（三） 开关管驱动电路设计 10
（四） 总体电路设计 11
五、 实物的制作与调试 12
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 19
引言
电池保护器的发展背景
本课题将对一款通过MAX8212电压监测集成芯片作为核心芯片的电池保护器系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用方案中选择集成芯片来作为主控，是考虑到前人的研究基础 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过高性能的集成式电压监测芯片内部所带的功能就能够实现各项的预期课题目标，并且能够对一些电池保护器系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。
在电池保护器系统的发展背景中不可或缺的一个关键器件就是它的电池电压监测芯片，产品开发人员往往对电压监测集成芯片、单片机、DSP数字处理器或者FPGA等主控芯片较为青睐，选取出这些芯片中性价比较高、性能较为突出的一些型号，将其嵌入到电池保护器系统的主控部分，通过性能流畅的程序代码施加控制，从而通过技术手段将这些芯片的最大功效得以发挥，对电池保护器系统所要表现的各项功能得以表现，这也就是我们今天能够在市面上见到的大多数电池保护器系统的样子，然而这些实现方法成本过高，并且需要软件代码支持，而纯硬件电路的电压监测芯片往往就能够很好地实现这一功能。与电池保护器系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对电池保护器系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在电池保护器系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择时下性价比最高的主控微处理器来作为主控，现如今的32位型微处理器STM32就是一种非常流行的芯片，它已经在大多数电池保护器系统和其他控制系统中得到了嵌入，不但能够实现裸机工作，还能够实现更为复杂的操作系统工作模式。通过对该系统的整个发展背景来看，从最初的传统型电池保护器系统到现如今的数字化或者称之为智能化电池保护器系统，无论这种系统被设计的多么优秀，还是软硬件设计师考虑的多么周到，电池保护器系统在工作过程中总会表现出各种各样的故障，最为常见的就是系统运行过程中的死机现象，所谓的死机现象就是指微处理器内部的程序代码出现跑飞现象，不能够按照程序设计员所规划的程序执行流程工作，一旦出现死机现象，系统是无法继续正常工作的，这种现象是从单片机系统出现到目前发展成熟的操作系统中都会出现的一个无法避免的现象，综合电池保护器系统容易出现这些故障的原因，主要有两条重要原因，第一是主控微处理器芯片自身性能所限制的，无论是早期的低端微处理器芯片还是现在的32位或者64位微处理器，其内部的资源都非常有限，尤其是用于存放程序变量的RAM存储区域，这个区域的空间大小在很大程度上能够决定电池保护器系统的复杂程度，如果在理想情况下这个区域能够被设计的足够大，那么电池保护器系统就能够实现更为复杂的功能。第二个原因则是程序设计员自身的资质水平的原因，不当的内存操作将会引起各种各样的死机现象，所以程序设计员非常有必要考虑到这一点。
本课题考虑到电池保护器系统的研发成本以及开发周期等因素，选择了纯硬件电路形式的实现方案，通过高性能的MAX8212集成式电压监测芯片来作为核心芯片，从而构建这款电池保护器系统。
电池保护器的国内外发展现状
电池保护器系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在电池保护器系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的电池保护器产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。在电池保护器系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种电池保护器系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种电池保护器系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的MAX8212电压监测集成芯片作为核心芯片，设计了一款性能高于大多数相关产品的电池保护器系统，这款系统的实现解决了目前市面上大多数相关系统研发成本高昂的问题，与此同时改善了大多数系统所存在的普遍的缺点，将总体的功耗降低到了低功耗的特征，这款系统能够实现电池电压的实时监测，使得电池在供电状态下持续放电时出现欠压或者电压低于安全电压时的保护功能，这款保护器能够将电池与供电设备之间实现灵活的开关作用，保护机制触发灵活几乎无时延，经过动态测试的数据表明该保护器能够实现对设备最大10安培的电流放电，不会限制电池的最大输出电流，更为重要的是在根本上避免了电池被过度使用后发生损坏现象，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
目录
一、 引言 1
（一） 电池保护器的发展背景 1
（二） 电池保护器的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 电池保护器的方案设计 4
三、 核心元器件 6
（一） MAX8212电池电压监测芯片简介 6
（二） SUP75P05开关管简介 7
四、 系统硬件设计 9
（一） 反接保护电路设计 9
（二） 分压电路设计 9
（三） 开关管驱动电路设计 10
（四） 总体电路设计 11
五、 实物的制作与调试 12
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 19
引言
电池保护器的发展背景
本课题将对一款通过MAX8212电压监测集成芯片作为核心芯片的电池保护器系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用方案中选择集成芯片来作为主控，是考虑到前人的研究基础 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过高性能的集成式电压监测芯片内部所带的功能就能够实现各项的预期课题目标，并且能够对一些电池保护器系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。
在电池保护器系统的发展背景中不可或缺的一个关键器件就是它的电池电压监测芯片，产品开发人员往往对电压监测集成芯片、单片机、DSP数字处理器或者FPGA等主控芯片较为青睐，选取出这些芯片中性价比较高、性能较为突出的一些型号，将其嵌入到电池保护器系统的主控部分，通过性能流畅的程序代码施加控制，从而通过技术手段将这些芯片的最大功效得以发挥，对电池保护器系统所要表现的各项功能得以表现，这也就是我们今天能够在市面上见到的大多数电池保护器系统的样子，然而这些实现方法成本过高，并且需要软件代码支持，而纯硬件电路的电压监测芯片往往就能够很好地实现这一功能。与电池保护器系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对电池保护器系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在电池保护器系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择时下性价比最高的主控微处理器来作为主控，现如今的32位型微处理器STM32就是一种非常流行的芯片，它已经在大多数电池保护器系统和其他控制系统中得到了嵌入，不但能够实现裸机工作，还能够实现更为复杂的操作系统工作模式。通过对该系统的整个发展背景来看，从最初的传统型电池保护器系统到现如今的数字化或者称之为智能化电池保护器系统，无论这种系统被设计的多么优秀，还是软硬件设计师考虑的多么周到，电池保护器系统在工作过程中总会表现出各种各样的故障，最为常见的就是系统运行过程中的死机现象，所谓的死机现象就是指微处理器内部的程序代码出现跑飞现象，不能够按照程序设计员所规划的程序执行流程工作，一旦出现死机现象，系统是无法继续正常工作的，这种现象是从单片机系统出现到目前发展成熟的操作系统中都会出现的一个无法避免的现象，综合电池保护器系统容易出现这些故障的原因，主要有两条重要原因，第一是主控微处理器芯片自身性能所限制的，无论是早期的低端微处理器芯片还是现在的32位或者64位微处理器，其内部的资源都非常有限，尤其是用于存放程序变量的RAM存储区域，这个区域的空间大小在很大程度上能够决定电池保护器系统的复杂程度，如果在理想情况下这个区域能够被设计的足够大，那么电池保护器系统就能够实现更为复杂的功能。第二个原因则是程序设计员自身的资质水平的原因，不当的内存操作将会引起各种各样的死机现象，所以程序设计员非常有必要考虑到这一点。
本课题考虑到电池保护器系统的研发成本以及开发周期等因素，选择了纯硬件电路形式的实现方案，通过高性能的MAX8212集成式电压监测芯片来作为核心芯片，从而构建这款电池保护器系统。
电池保护器的国内外发展现状
电池保护器系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在电池保护器系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的电池保护器产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。在电池保护器系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种电池保护器系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种电池保护器系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的MAX8212电压监测集成芯片作为核心芯片，设计了一款性能高于大多数相关产品的电池保护器系统，这款系统的实现解决了目前市面上大多数相关系统研发成本高昂的问题，与此同时改善了大多数系统所存在的普遍的缺点，将总体的功耗降低到了低功耗的特征，这款系统能够实现电池电压的实时监测，使得电池在供电状态下持续放电时出现欠压或者电压低于安全电压时的保护功能，这款保护器能够将电池与供电设备之间实现灵活的开关作用，保护机制触发灵活几乎无时延，经过动态测试的数据表明该保护器能够实现对设备最大10安培的电流放电，不会限制电池的最大输出电流，更为重要的是在根本上避免了电池被过度使用后发生损坏现象，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
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