手机电池检测

LTE低成本方案手机电池检测电路的软硬件设计

黄学达;翁明江

【摘要】Forclearingupthefunctionalrequirementsanddevelopment

trendofLTEphone,marketrearchandanalysisweremade;Studyin夜尿多是怎么回事 gthe

LTEco品德故事 stdownmobilephoneplatformtechnologyprinciple;andtheLTE

costdownmobilephonedesignedbyusingPMICG5812was

introduced;Tofocusontheanalysisofbatteryvoltagedetectandcharging

currentmonitorandtocombinewithsoftwaresolutions,thesystemofLTE

,debuggingLTEcostdown

mobilephonesystem,testingbatteryvoltagedetectandchargingcurrent

performanceofsystemmadeaperfectdetectiontotherequirementsfor

CTAandtheperformanceofsystemmetCTAstandard.%首先分析了LTE手

机的发展和需求，明确LTE手机的功能需求和发展趋势，深入分析LTE低成本手

机的平台技术和实现原理，介绍依据G5812电源管理芯片设计出LTE低成本手机，

重点分析了设计方案中的电池电压检测和充电电流检测的实现原理，结合软件设计

方案，搭建出LTE低成本手机系统，最后对所设计的LTE低成本手机系统进行调

试，按照CTA入网测试项目要求，对电池电压测量和充电过程进行严格的检测，

经测试其性能指标达到CTA入网标准。

【期刊名称】《电子器件》

【年(卷),期】2016(039)005

【总页数】3页(P1280-1282)

【关键词】LTE;低成本手机;电池电压检测;充电电流检测

【作者】黄学达;翁明江

【作者单位】重成功需要什么 庆邮电大学重庆重邮信科通信技术有限公司，重庆400065;重庆

邮电大学重庆重邮信科通信技术有限公司，重庆400孙武与孙膑 065

【正文语种】中文

【中图分类】TN41

第四代移动通信（4G）网络建设日益完善，对于4G手机的需求日益增多，目前

4G手机的方案厂商主要有高通，海思，联发科，Marvell等，手机价格集中在1

000元左右或更高，芯片的集成度和功能都比较强大，一般都是集初一上册历史思维导图 成应用处理器、

基带处理器、RFTransceiver、PMIC、Memory，外部只需要增加Charger，RF

PA等少量外围器件，提供丰富的外设接口，便于设计出功能强大的手机满足市场

的需求。

现在2G、3G手机市场上，尤其是东南亚、非洲等海外第三世界国家，对一两百

元人民币的手机非常热衷，设计一款低成本的4G手机，以满足对低成本机的市场

需求是非常必要的，采用某公司的低成本方案，主芯片没有集成电池电压检测电路，

需要依靠CPU的GPIO，外加辅助分立电路，实现电池电压的检测。

本文针对4GLTE的低成本方案手机研制和开发，提出一种通过分立电路，实现电

池电压的检测，介绍硬件设计实现过程，通过了系统测试。

LTE低成本手机硬件框图如图1所示，采用某公司的低成本AP+BP处理器，外接

NAND+LPDDR2存储器，CODEC，PMIC，RFTransceiver和FEM，支持2.8

inchRGB接口的LCD显示屏以及集成电容触摸屏，支持单SIM卡以及外插TF卡。

本方案选用的PMIC是致新科技G5812，集成锂离子电池的充电器，1个300

mADC/DCBuckConvertor，9个LD唐朝皇帝列表 Os，另外G5812的充电器电路集成输入

电源的过压和过流保护，电池接口有过压保护，欠压保护，与CPU接口是

SMBUS总线。某公司的AP+BP处理器没有多余的ADC，可以用于电池电压检测

以及电池充电电流检测的接口，需要外加ADC用于电池电压和充电电流检测，这

样的器件在医疗，工业应用领域比较多，封装较大，价格较高，不适合低成本手机

方案，需要设计一种低成本，占电路板面积小的电池检测方案。

如图2所示，采用一个MOSFET，5个电阻，3个电容等器件，占用AP+CP处理

器的3个GPIO口，同时该电路连接到电池和G5812的VICHG，即可实现电池

电压检测以及充电电流的检测。该电路的实现分为检测和校准两部分，从而提高测

量的精度。

电路原理介绍：

（1）器件选择：T1PFET选用VISHAY的P-ChannelMOSFETSI1031R，电阻

电容的选择根据理论计算选择是R1用20k，R2用10k，R3用20k，R4

用10k，R5用20k，C1用0.1F，C2用100pF，C3用1F，后续的实

际测试中，可能会对电阻电容进行微调；

（2）电池电压测量：

如图2所示，首先将AP+CP的GPIOV2处的电平拉低到0V，然后利用另一

GPIOD处输出的负脉冲持续期间，MOSFETT1导通，电池电源可以流经R1对

C1充电；T1导通的同时V1处GPIO输出0，V2处GPIO设置为输入，期间不断

地读取C的输出；每次读取C的输出时累计读取次数和检查读取次数是否超出合

理的次数，如果读取的次数超出合理值则报错、停止执行，如果读到C出现逻辑

高，则得到一个有效的读取次数，利用最近有效的校准值换算为电压值。

（3）充电电流测量：

G5812集成Charger，并有充电电流监控输出管脚，如果电池电压低于3.0V，

首先经过预充电，然后是恒流、恒压方式。采用G5812的充电电流-电压转换比

例（Vichr=2.3Icharger），把，电流作为电压Vichr测量；如图2所示，测量

前D处于高电位或者低电平，MOSFETT1处于关断状态，B处于高阻态并稳定了

足够时间，如果不计漏电，Vy电压为D电压的分量与VICHG电压的分压分量的

和；设计使Vy大于C的逻辑低甄别电平0.7V；Vy的变换通过利用R3对C1放

电和计录放电时间进行；由于C的逻辑低甄别电平为0.7V左右，而Vichr的范围

在0～3V、所检测和的范围与此接近，由于阻容放电为指数曲线，如果在如此大

范围内变换、采用线性换算将引起过大误差，因此，需要分段线性变换；即如果第

一次测量，D设置为高电平发现这个和太高，则需要启动第二次测量，将D设置

为低电平，重复上述测试。

电池电压和充电电流检测电路软件实现流程如图3所示。

（1）电池电压测量软件设计：

按照之前原理，首先将V1的GPIO设置为输出低电平信号，将D的GPIO设置为

输出，将V2的GPIO设置为输出低电平信号，清除V2端口上的电平，确保电容

C1从0V开始上升，然后将V2的GPIO设置为输入，为检测C1的电压变化做

准备；其次就是采用CPU的timer1对V2口读取数据进行计数，此时D输出低

脉冲，使MOSFET导通，电池可以通过电阻R1对电容C1进行充电，将此时

timer1的值写入timer1cnt2；再次就是当V2检测到高电平时，停止timer1计

数，D输出高电平，关闭MOSFET，将此时timer1的值写入timer2cnt3；最后

就是将timer1cnt2-timer1cnt3的值对照表1，将结果上报CPU，用于显示电池

电压的值。

（2）充电电流测量软件设计：

首先将V1设为输入，D设为输出，并输出高电平，关闭MOSFET，切断电池电

源对电容C1充电路径，将V2设置为输入，用于读取检测电容C1的电压变化；

其次就是使用CPU的timer2进行计数，此时将V1设置为输出低电平，使C1上

的电压为D处电压的分量和VICHG处电压的分压分量之和，将此时timer2的值

写入timer1cnt2；再次就是当V2检测到高电平时，停止timer2计数，将此时

timer2的值写入timer2cnt3；最后就是将timer1cnt2-timer1cnt3的值对照表2，

获取此时VICHG对应的电压值，通过Vichr=2.3Icharger换算后，得到充电电

流的大小上报CPU。

根据此方案设计的LTE低成本方案手机电池检测电路，有效的降低LTE手机的成

本，又有很高的可靠性和稳定性，顺利通过CTA入网测试，为LTE手机的研制和

开发提供了一种新的思路，有很高的市场价值。

黄学达（1978-），男，汉，四川宜宾人，重庆邮电大学，工程师，主要研究方向

为LTE-A终端产品硬件研究，******************。

【相关文献】

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