利用单片机内部基准电压测量电源电压

最近做一个蓝牙温度记录仪的项目，MCU采用意法半导体（ST）的STM8L151，纽扣电池供电，需要检测纽扣电池电压，低电量的时候报警。由于纽扣电池的电压在不断的改变， 在做设计验证的时候，使用一颗LDO降压后作为ADC基准源，电路图如下：

图中（1）为LDO降压电路，作为ADC的外部电压基准源，如图（3），纽扣电池电压变化的时候VREF_1.8V保持不变。

图中（2）部分为纽扣电池电压的分压电路，分压后作为ADC的采样输入，如图（4）

采用上图电路，可以实现对纽扣电池电压的检测，但是既增加了成本，又增加了电路的复杂性。是否可以考虑其他方法呢？答案是肯定的。

在STM8L151芯片的内部，有一个固定的内部参考电压，ST的技术手册里命名为VREFINT

该内部参考电压的值即使芯片电源电压在工作范围内波动时，它基本维持不变即1.224V,而且该电压信号可以通过指令控制直接连接到ADC 的某个AD 通道而求得该电压对应的AD 值。

这里需要说明一下，该内部参考电压VREFINT并非ADC 的参考电压，ADC 的参考电压

依然是VDD。即使VDD 有所波动，这个VREFINT电压恒定不变，对于ADC 电路而言，它只是个测试点。这里经常有人犯迷糊，把VREFINT内部基准参考电压跟ADC 模块的参考电压混为一谈。

此时在程序上把VREFINT作为ADC的采样电压，纽扣电池电压作为ADC的外部基准电压，那么可以得到一下公式：

只要读出ADC的值，就可以计算出纽扣电池的电压了，电路图如下：

通过和上图对比，可以看此图更加精简。

单片机基础入门：单片机电源电路设计，搞定电源不求人

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前边的文章《单片机技巧：快速入门有诀窍，先从最小系统开始入手，事半功倍》里讲解了单片机最小系统的组成，其最小系统包括，电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路等，其中文章《单片机基础入门：什么是上电复位，复位电路怎么设计》已经讲解了复位电路的工作原理，今天来详细讲解一下电源电路。

电子产品要想工作都离不开电源，电源是必须的电路。现在的单片机工作电压一般为DC5V或者DC3.3V，对于压差不太大的情况，一般使用降压芯片来实现电压的转化。下面介绍3.3V和5V常用的转换芯片。

3.3V电源系统

对于3.3V的单片机而言，需要一颗转3.3V的电源芯片。比较常用的是LM1117芯片。该芯片有多种固定输出的规格和可调输出，以固定3.3V输出为例，其电压输入范围为(2.6-15)V，最大输出电流800mA，常用的封装形式有：SOT-223,TO-220,TO-252,TO-263等。外围电路简单，如下图所示。

3.3V电源电路图

从上图可以看出只需要几个电容滤波即可，无需其他器件，方便实用。

5V电源系统

5V也是单片机常用的供电电源，尤其以51单片机居多。对于5V电源而言，大家比较熟悉的芯片是7805，但是7805转换效率比较低，对于电压差比较大的情况需要加装散热片，增大了板子的体积，所以这里不推荐7805，推荐LM2596。

LM2596是一款DC/DC芯片，输入电压最大可达45V，输出电流最大3A，LM2596的电路图如下所示。

5V电源电路图

从图上可以看出需要一颗功率电感和一个肖特基二极管。LM2596具有使能端，第5引脚接低电平芯片工作，接高电平芯片停止工作。LM2596的输出计算公式为：

Vout = 1.23×(1+R65/R64),所以通过调节R65/R64的比例即可实现调节电压输出的目的，假设R65=3K,R64=1K,则输出Vout=4.92V。

AD采样参考电源

单片机除了要供电外，可能还需要一个参考电源，用作AD采样的基准电压。引脚较少的单片机没有单独的AD电压基准引脚，但是引脚较多的单片机基本都有。单片机基准电压不需要消耗较多的电流，所以对芯片的带载能力要求较低。

这种基准芯片有很多，从成本及体积考虑，本文推荐TL431。TL431的典型电路如下图所示。

参考电源电路图

只需要几个电阻即可实现功能，输出电压Vout=1.25×（1+R67/R66),通过调节R67和R66的比值即可实现输出电压的调节。值得注意的是电阻R68，该电阻有要求，TL431要想正常工作需要的阴极电流要大于1mA。

假设给阴极提供2mA的电流，输入为5V，输出为3.3V，则R68=(5-3.3)V/2mA=850欧姆。

以上就是对单片机电源的简单方案介绍，如果觉得本文对你有所帮助，请点赞，并关注本头条号。感谢支持。

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