低电量指示器成本低、效率高、环保

本应用笔记介绍了一种电路，该电路使用低功耗CMOS比较器提供低电池电量状态的LED视觉指示。这种 LBO（低电池电量指示器）是通过以低频率和低占空比对 LED 进行脉冲来实现的。该电路在不消耗过多电池电流的情况下实现了这一点，而过量的电池电流可能导致永久性电池损坏，并最终导致危险废物处理。该电路还通过将比较器置于关断状态，有助于在关断周期内节省电池电流。包括用于确定占空比和比较器跳变点的方程和电路分析。

在大多数电池供电设备中实现低电量警告的常用方法是点亮 LED。然而，通过消耗电流，LED加剧了低电池电量状况。您可以通过在低频率和低占空比下操作来大大降低LED的功耗。

现有的低电池输出 （LBO） 类似于 DC-DC 转换器上的输出，提供了一种点亮 LED 的便捷方法（图 1）。MAX9030是一款小而便宜的比较器，具有关断功能，采用6引脚SC70封装。当电池电压处于正常工作水平时，器件仍处于关断状态;当电池电压低于预设阈值时，它断言 LBO。

图1.在低频率和低占空比下操作此低电池电量警告 LED 可节省功耗并延长电池寿命。

请注意，如图所示，LBO（高电平有效）可用，但低电平有效警告（/LBO）需要包装盒中显示的可选电路。MAX9030随后导通，使LED闪烁，分析如下：

首先，保持较低的占空比：

DC = tON/(tON + tOFF)

导通时间由充电电容两端的时变电压方程得出：

V(t) = V(1 - e-t/RC)
tON = -R5Cln(1 - VTRIPHI/VOUT)

关断时间由放电电容器两端的时变电压公式得出：

V(t) = Ve-t/RC
tOFF = -R4Cln(VTRIPLO/VOUT)

比较器的高跳变和低跳闸电平是使用基尔霍夫现行定律得出的：

VTRIPHI = VOUT[R3(R1 + R2)]/[R3(R1 + R2) + R1R2]
VTRIPLO = VOUT[R3R2]/[R3(R1 + R2) + R1R2]

典型的V外对于比较器为 VDD.假设占空比为2.5%，并假设当电池电压等于3V时LBO使比较器跳闸，则由此产生的跳变电平为低电平为1V，高电平为2V。与此性能对应的标准组件值为：

C1 = 0.1μF
R1 = R2 = R3 = 1MΩ

R4 = 3.6MΩ

R5 = 91kΩ

图1电路支持任何类型的LBO输出（高电平有效或低电平有效）。MAX9030工作时吸收的电源电流典型值为35μA，关断时仅为0.05μA。该电路具有小尺寸、低功耗和低成本的特点，非常适合电池供电系统。

频繁的低电量指示或过度放电可能会永久损坏电池。镍氢（NiMh）和锂离子（Li+）电池尤其如此。充满电的镍氢电池约为1.4V（空载）;它提供 1.2V 的标称平均电压，并可放电至约 0.9V。任何进一步的放电都可能对电池造成永久性损坏。此外，充满电的Li+电池可以 电源电压为4.2V （空载），标称平均电压为3.6V。它可以放电至约2.5V。Li+电池绝不能在3V以下放电，以避免不可逆转的损坏。一旦损坏，这些电池中的大多数最终将成为危险废物，并可能进入垃圾填埋场。

保护环境免受过度的危险废物处理是全球关注的问题。该应用电路有助于避免电池过度放电，从而减少废弃电池的数量及其对环境的负面影响。

审核编辑：郭婷