测量锂离子电池电压（因此剩余容量）

我正在使用的工具：我正在以3.3V运行自己制作的Arduino板（在某种意义上，我使用Arduino引导加载程序和代码编辑器），并且由锂离子电池供电，该锂离子电池由相应的Microchip进行USB充电充电器IC。

我要达到的目标：我想每分钟左右测量一次电池容量。我装有LCD，因此其想法是整体设置可以让我知道电池在给定时刻的运行情况。电池的数据表中有一条电压与放电水平的关系曲线，因此，通过测量电池的电压，我可以估算出剩余容量（非常粗略，但对我来说已经足够了！）。

我做了什么：

• （编辑：根据@stevenvh和@Jonny的建议更新了电阻值并添加了P-MOSFET开关）。

• 我用电池V_plus连接了一个分压器，其中较大的“部分”连接至Arduino / Atmega芯片上的模拟读取引脚（即ADC）。

• 分压器为33 KOhm至10 KOhm，因此可以通过我的3.3V电平微控制器测量最大4.1伏的锂离子电池。

• 另外，使用连接到n沟道MOSFET的I / O引脚之一，仅在需要测量时，我才可以切换通过分压器的电流。

• 这是一个粗略的示意图（根据@stevenvh和@Nick的建议第二次更新）：

我的问题：

• 我当前的设置如何？

• 我唯一的限制是：（1）我想根据电压读数粗略地测量电池容量，如上所述。（2）我想防止分压器干扰充电IC的电池存在读数（在我的原始设置中，即使没有电池，分压器有时也会导致IC误读存在）。

这似乎与Nick的原理图非常相似，可能是在他发布:-)时忙于绘制它。

首先，为什么不能在高端使用N-FET：它需要一个比源极高几伏的栅极电压，而您只有4.2 V，没有更高的电压，因此这是行不通的。

我的上拉电阻值更高，尽管100kΩ的电阻值也可以。测量时，10kΩ会产生不必要的400 µA额外电流。并非世界末日，但在两种情况下均为1电阻，所以为什么不使用更高的值。

对于MOSFET，鉴于要求不是很严格，因此有很多零件可供选择。可以考虑便宜的那些，如，例如，Si2303为P沟道和BSS138为N沟道。

@Inga。这更多是评论而不是答案。但是我想发布一张图片，所以我将其发布为答案。

您的微控制器（uC）由+ 3.3V供电。建议的P-MOSFET的漏极可以高达+ 4.1V。如目前所绘，+ 3.3V逻辑信号将无法完全关闭P-MOSFET。下图中的Q6形成了一个开漏输出，可承受+ 4.1V的电压。

C14降低阻抗，您的A / D将会看到。

电池电压（因此剩余容量）

您可能会发现，检测电池电压不是检测剩余电量的准确方法。在便携式设备（手机，笔记本电脑）中，电池容量是通过测量流入和流出电池的电流来估算的。有数十种专用电池电量计IC（例如bq27200）可以帮助完成此任务。

为什么不在低端使用一个N沟道MOSFET，在高端使用两个电阻分压器呢？
[来自下面的评论]

当电池电压（V _bat）大于微控制器的电源电压（V _cc）时，低端开关会出现问题。当低压侧开关断开时，分压器的接地端悬空，分压器不再分压，满电池电压出现在微控制器的ADC引脚上。这会损坏uC。它还会产生泄漏路径，电池将通过该泄漏路径放电。
当V _bat > V _cc时，需要一个高端开关。

¹ 我将简短地使用V _cc，但是该讨论也适用于V _dd，AV _cc，AV _dd。如有疑问，请在数据表中查找。

Ad.A：我认为使用一个简单的分压器来检测电池电压就足够了。虽然，您应该谨慎选择阻力。根据ATmega328数据表，ADC输入的内部阻抗为100kΩ 。请参见“图23-8。模拟输入电路”。如果分压器的阻抗与ADC输入的阻抗相当，则ADC输入电路的行为基本上与分压器中的另一个节点类似。它可能会给您ADC读数的偏差。

在整个电源线上使用高达10kΩ的分压器将足以忽略ADC输入阻抗，而仅消耗410µA。如果这对于您的应用来说太多了，您当然可以选择更大的电阻，但是请记住，ADC在那里并且已连接到Vcc / 2。