锂电池保护电路的设计

IT Age/ Oct. 15, 2006

2.2 PIC16C74 单片机

由以上电路原理方框图如图 1，可以知道，保

护电路的主要部分在于中心的电路控制部分。针对
七串锂离子电池组设计的保护电路，需对 7 路电压
模拟信号进行采集、处理，并要解决单片机对模拟
信号的处理、通道的切换和相对电压的变换等问
题，最终选择了美国 Microchip 公司生产的
PIC16C74

单片机。这种芯片是一种低功耗、高性

能，价格适中的 CMOS 全静态 8 位 EEPROM 单片
微型处理器，40DIP，其中 I/O 口就有 33 脚，适于
加装较多外围器件和设备，管脚排列如图 3 所示。

图 3 PIC16C74 管脚排列

PIC16C74

芯片包含 192 字节数据存储器

（RAM）和 4k Byte 字节程序存储器（ROM）容量，
33

个输出/输入口，3 个定时/计数器，3 个捕捉/比

较/PWM 模数和两个串行口，同步串行口可配置成
三线 SPI 或二线 I

工作方式，串行口可设置成同

步或异步，以及八通道高速 A/D 变换器部分。软件
结构上，采用 RISC 指令结构，具有 8 级堆栈，多
个内部和外部中断位，指令 35 条，易于编程。

与其他单片机（如 M8031 芯片）相比，PIC16C74

具有如下几个其他芯片无法比拟的特点：

（1）内部带有 8 个 A/D 变换通道，仅此一点，

在需要进行 A/D 变换时，就省去了附加的 A/D 转
换外围芯片；

（2）软件指令仅 35 条，利用编程实现；
（3）低功耗，高速 CMOS EPROM 技术，在 5V

4MHz

时仅耗电小于 2mA，在 3V 32kHz 时，仅耗

电 15μA；

（4）更为重要的是，该芯片具有休眠功能，即

执行 Sleep 工作方式，此方式下，芯片耗电极小（小
于 1μA），当需芯片重新工作时，可通过内部或外
围中断方式唤醒芯片转入正常工作方式

[5]

。

对于 PIC16C74 芯片（40 管脚，6 个 A 口，B、

、D 口均为 8 个，且有 3 个 E 口）来说，由于芯

片体积比较大，占用空间使得保护电路电路板体积
增大，但同时也使得其资源的可扩展性增强了很
多，在实际设计中可利用其 33 个 I/O 口实现液晶、
键盘以及很多其他的外设的连接，从而得到很大程
度上的功能扩展。
2.3 硬件设计
2.3.1 电源电路

保护电路电源由电池组供电，为了能保证 CPU

正常供电，在电源变换上采用 MAX667，提供 CPU
所需 5V 电源，具体电路如图 4 所示。

图 4 MAX667 电路图

MAX667

具有 Normal 和 Shutdown 两种工作模

式，Normal 模式下的静态工作电流为 15μA，
Shutdown

模式下的静态电流为 0.2μA。在 CPU 正

常工作状态时，使 MAX667 处于 Normal 模式下工
作，CPU 处于 Sleep 工作方式时，为 MAX667 的 5
脚（SHDN 端）提供高于 1.5V 的信号，使 MAX667
处于 Shutdown 模式下。
2.3.2 电压转换电路

电压转换可以采用运算放大器构成减法器，见

图 5，通过模拟电压相减，将电池两端的相对电压
转换为对地电压，使检测电路能够判断电池的状
态。具体实现上，相对电压转换需要使用 6 个运放
组成 6 个减法器（因为处于最低电位处的电池其正
极对地电位就是它的正负极电压差，无需减法器进
行电位转换），基本框图如图 6，同时对电位较高的

MCLR / Vpp

RA0/AM0
RA1/AM1
RA2/AM2

RA3′AM3′VreF

RAMTDCK1

RAWSS/AM1

RECYRD/AM5

RE1/VVR/AM6

REZ/CB/AM7

VDD

VSS

OBC 1/C LKIM

OBC 2/C LKOUT

RCDT10B0/T1CK1

RC1/T108/CCP2

RCZ/CCP1

RC3/8CK/8CL

RDD/PSP0

RD1/RSP1

RB7
RB6
RB5
RB4
RB3
RB2
RB1
RB0′IMT
VDD
VSS
RD7/P8P7
RDG′P8P6
RDS′P8P5
RDW′P8P4
RC7/RX/DT
RCGTX/CK
RCS/8DO
RO4′8DVBDA
RD3′P8P3
RD2′P8P2

+SVOUT

10μF

IN OUT

MAX667

SET GND SHDH