锂电池作为新型清洁、可再生的二次能源，需精确监测其电流、电压及温度等参数，并做好相应的保护电路。对于手持设备而言，更需要追求高精度、低功耗，从而降低对锂电池的“过度”使用，延长使用寿命[1]。

本文设计的电路在锂电池供电环路中引入灵敏电阻对电流进行监测，给系统提供充放电提示，同时可用于电量计算以及保护控制。

本文将详细阐述电流监测系统原理以及内部电路结构，并给出H-spice仿真结果及相关结论。

1 本文所设计的电流监测电路

模/数转换器（ADC）由采样、量化和编码构成。本文设计的锂电池电流监测系统框图如图1所示。其中，电容和AMP放大器组成开关电容采样电路，COMP高速比较器对数据进行量化，处理器对电路进行数字逻辑控制及编码。偏置电路提供AMP放大器自启动支路并产生Vbe1和Vbe4。时钟模块控制系统开关，包括LI1、LI2、LI5、LI6、LI38。处理器输出数字信号Logic Control改变量化电容。

图8为COMP高速比较器静态工作点仿真数据，其中LG99为复位信号， IN1为1.200 V，对IN2在1.200 V~1.210 V范围进行瞬态扫描。若IN1=IN2，则输出应高于数字触发电平，以保证时序的正确性。仿真后可知：(1)电路存在失调电压，IN2增加时，有少量输出与数字逻辑不符；(2)输入相等时，输出静态工作点为1.5 V，能保证后端触发器保持；(3)输入差值不大于5 mV就能很快将输出置高或置低。

图9为采样电路整仿数据，SRP、SRN为锂电池电流采样端，典型差值范围为-125 mV~125 mV；LI22是运放输出。输入差值从125 mV变化到5 mV再跳变到-125 mV，采样端电压变化所对应的输出会依据信号的大小进行量化，且通过输出的高低来判断工作在充电还是放电状态。但切换开关瞬间可能产生时钟馈通效应，该电路增大了运放输入端的寄生电容，有效减小了频繁切换开关对输出的影响。

采样电路整体仿真并不完整，当SRP与SRN的差值实时变化时，采样电路跟随变化的能力如图10所示。固定SRN的电压为0 V，在SRP上加入正弦波信号进行扫描，从图中可知放大器输出会跟随SRP的变化而变化，采样的分辨率能够达到要求。

本文设计了一种适用于锂电池的电流监测电路，能精确监测电流及充放电状态。这些信息可用于控制保护电路的启动，且能用于精确计算电池阻抗、电量等参数。电路添加了使能控制，当工作异常时可关断电路。并且通过偏置的设置可调节MPI3、MPI4、MPI7、MPI8管(如图4所示)的宽长比，从而获得更低功耗，提高电池使用寿命。

参考文献

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[5] 姬厚涛，席月平，刘明菊.ADC低电压高增益运算放大器VLSI设计[J].微型机与应用，2012，32(22)：23-25.

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