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锂電池電量檢測電路設計方案思考
隨著大容量高耗能的移動電子産品的問世，便攜式移動電源也随之发展而来，而能让用户清楚的知道设备剩余电量，就需要有相应的电池电量检测电路和电子元器件，便攜式移動電源本身是由大容量的锂电池和内部控制电路构成，控制电路又分为两种，一种为简单的升压控制芯片与单片机结合组成，另一种则为专用控制芯片形成的集充电、升压、过流、过压以及短路保护等为一体的综合性电路系统，而这种方案也正以成本更低，控制更完备，系统更安全等优势越来越受到消费者青睐。在各种便攜式移動電源专用控制芯片的控制系统中有重要的一个控制环节，那就是便攜式移動電源的内部锂电池的电量指示，这种指示剩余电量的功能需要有较为准确的电量检测方法。
1、目前通用的電量顯示方法
目前通用的顯示方式都是以四個LED燈的顯示方案爲主流，故本文也采用四個LED的顯示方式來舉例說明。
通用做法是將移動電源的總電量劃分爲四部分，25%，50%，75%，100%。分別用四個LED燈來顯示。最早出現的移動電源中的電量指示，基本都是以電池電壓的等分來簡單判斷電量多少的。例如將電池電壓分爲3.3V，3.6V，3.9V，4.2V，並以此爲劃分25%，50%，75%，100%，就是認爲在電池電壓爲4.2V～3.9V時電池電量爲電池總電量的100%，當電池電壓在3.9V～3.6V時電池電量爲電池總電量的75%，電池電壓在3.9V～3.6V時電池電量爲電池總電量的50%，當電池電壓在3.6V～3.3V時電池電量爲電池總電量的25%。
實際上，以上這種劃分並不准確，因爲電池的充放電時間與電池電壓不是簡單的線性關系。這樣會導致電量劃分不均勻，可能在指示50%～75%部分實際卻占據了電池60%的電量。根據專門對電池電量的測試，事實情況也確實如此。根據測試結果，電池電量最多也就是電池能供電時間最長的電壓段是在3.7V～3.9V，基本占一半以上的總電量。，以單節2500mah，輸出1A電流爲例，電池電壓在3.7V～3.9V時放電時間大約80分鍾左右。
为了解决这个问题，工程师对电池电压的划分做了调整， 不在以电压等分的形式作为电量多少的参考，而以电池充电或者放电的时间等分点所对应的电压为参考。例如电池放电时，电压由4.2V降到3.98V用了四分之一的总容量时间，那就以3.98V作为一个参考电压门槛，以此类推。这基本形成了目前通用的移动电源控制芯片的电量检测方式。
上述方式存在兩個問題。一是由于電池內阻的存在使得在實際采樣到的電池電壓並非電池真實電壓，並且系統板上電池端導線電阻以及保護IC開關管導通電阻都將作爲電池內阻的形式疊加上去，這是一個相當大的量級，一般都有將近100毫歐。
2 带有内阻补偿的电量检测方案
更進一步的解決方案爲，在以電池電壓爲參考的同時，同步采集電池電流，根據采集到的電流的大小來計算等效電池內阻（包括導線電阻和保護IC的開關導通電阻），然後將這個內阻産生的額外壓降疊加到電池容量參考電壓上，這樣就更好的改善了電池電量的檢測精度，使得檢測方式更進了一步。
但這種改進後本方案人也是有一定的問題的。對于不同電池容量和移動電源生産廠家而言很難保證這個等效電阻是能有效的補償，因此需要每一批次進行調整補償值的大小，這對于控制芯片上意味著還需要一個專門的控制電阻補償的調整引腳。
另外在上述的兩種方案中都還存在電池充電和放電參考門檻不一致的情況。這樣充電和升壓判斷參考電壓不同會導致在充電和升壓互轉的時候看到不同狀態剩余電量不一樣的問題。例如：在充電時顯示爲75%的電量，結果轉換爲升壓輸出時變爲50%的電量的現象。當然這都是電池的充放電曲線不同造成的問題。
目前認爲較好的的電池電量方式是電量計芯片中所采用的方式。但電量計芯片的設計較爲複雜，在移動電源目前的生産成本上不容易將電量計的電路設計加入進去，它需要mcu，大量的數字處理，以及複雜的算法等。而本文提出了一個既不需要太複雜的數字電路但卻能較好的提高電池電量檢測的方式，具有相當的可行性。
3 电荷计量检测电量方案的分析与设计
本論文的改進方法爲電荷計量的方法，這與電量計芯片中的設計思想有些類似，但設計簡潔，在移動電源控制芯片中易于實現。
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