CN102005795A - 可充电电池电量检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种可充电电池电量检测装置,包括可充电电池、电源管理芯片、充电开关、电压侦测开关及控制电路。充电开关连接于电源管理芯片的充电端及可充电电池,电压侦测开关连接于电源管理芯片的电压侦测端及可充电电池。控制电路与充电开关及电压侦测开关均连接,当控制电路输出第一调变信号,充电开关导通而电压侦测开关截止,电源管理芯片对可充电电池充电,并暂停侦测可充电电池的电压,当控制电路输出第二调变信号,充电开关截止而电压侦测开关导通,电源管理芯片暂停对可充电电池充电,并侦测可充电电池的电压。本发明通过间歇性地给可充电电池充电,并在充电暂停的时候侦测可充电电池的电压,可准确判断充电的完成情况,延长电池的循环使用寿命。

Description

可充电电池电量检测装置
技术领域
本发明涉及一种侦测可充电电池电量的检测装置,特别是涉及一种在电池充电过程中精确地侦测可充电电池实际充电电量的检测装置。
背景技术
随着现在手持式电子装置的蓬勃发展,例如手机,其通常需要电池来作为电子装置所需电力的主要来源,故对电池进行充电便成为用户必须要做的工作,因此,如何对可充电电池进行有效性充电成为一项相当重要的技术。一般而言,在电池充电过程中,是通过侦测电池电量来判断电池充电完成情况。然而,由于电池中有内阻,在充电过程中该内阻对应于充电电流会产生一电压降ΔV,电压侦测装置侦测到的电池电压V实际为该电压降ΔV与真正的电池电压VB之和,因此在测定上往往受到电池内阻的干扰而影响其精确性,也就是说高估可充电电池电量值。因此,电压侦测装置往往在电池电量未充满时即给出了充满提示,导致用户在电池尚未充满电量就停止充电,这样增加了电池的充放电次数,而电池充放电次数的增多,会缩短电池的循环使用寿命。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种可精确侦测可充电电池实际充电量的检测装置。
一种可充电电池电量检测装置,包括可充电电池、电源管理芯片及外电源接口,该外电源接口连接于电源管理芯片及控制电路,用于接入外部电源从而给电源管理芯片及控制电路提供电源,该电源管理芯片具有一充电端及一电压侦测端,该可充电电池电量检测装置还包括:
一充电开关,连接于电源管理芯片的充电端及可充电电池,用于控制该电源管理芯片对可充电电池进行充电或停止充电;
一电压侦测开关,连接于电源管理芯片的电压侦测端及可充电电池,用于控制电源管理芯片侦测或停止侦测可充电电池的电压;以及
一控制电路,该控制电路具有一调变信号输出端,该调变信号输出端与充电开关及电压侦测开关均连接,用于输出周期性变化的调变信号以控制充电开关及电压侦测开关的通断;
其中,当该控制电路输出第一调变信号时,该充电开关导通而该电压侦测开关截止,电源管理芯片对该可充电电池进行充电,并暂停侦测可充电电池的电压;当该控制电路输出第二调变信号时,该充电开关截止而该电压侦测开关导通,该电源管理芯片暂停对可充电电池进行充电,并侦测该可充电电池的电压。
本发明的可充电电池电量检测装置,通过控制电路控制电源管理芯片间歇性地给可充电电池充电,并在充电暂停的时候侦测可充电电池的电压,可充电电池的内阻由于没有充电电流流过而不产生压降,因此侦测到的可充电电池的电压为其实际电压,从而可以准确地得出可充电电池的电量信息以判断可充电电池充电的完成情况,延长可充电电池的循环使用寿命。
附图说明
图1为本发明中一实施例中可充电电池电量检测装置的架构图。
图2为图1中的可充电电池电量检测装置的具体电路图。
主要元件符号说明
可充电电池电量检测装置    100
外电源接口                10
电源管理芯片              20
充电端                    21
充电开关                  22
电压侦测端                    31
电压侦测开关                  32
控制电路                      40
PWM控制器                     401
电源端                        4011
脉冲信号输出端                4012
开关部件                      402
调变信号输出端                41
可充电电池                    50
具体实施方式
请参阅图1,该可充电电池电量检测装置100包括一外电源接口10、一电源管理芯片20、一充电开关22、一电压侦测开关32、一控制电路40以及一可充电电池50。
其中,该外电源接口10连接于电源管理芯片20及控制电路40,用于接入外部电源从而提供给电源管理芯片20及控制电路40所需的电源。该电源管理芯片20具有一充电端21及一电压侦测端31,该电源管理芯片20通过充电端21给可充电电池50充电,通过电压侦测端31侦测可充电电池50的电压,并对侦测到的可充电电池50的电压进行处理并判断该可充电电池50是否充满电。
该充电开关22一端与电源管理芯片20的充电端21连接,另一端与可充电电池50连接,用于控制该电源管理芯片20对可充电电池50进行充电或停止充电。该电压侦测开关32一端与电源管理芯片20的电压侦测端31连接,另一端与可充电电池50连接,用于控制电源管理芯片20侦测或停止侦测可充电电池50的电压。
该控制电路40具有一调变信号输出端41,该调变信号输出端41与充电开关22及电压侦测开关32均连接,用于输出周期性变化的调变信号以控制充电开关22及电压侦测开关32的通断,从而使得电源管理芯片20以脉冲的方式以稳定的电流间隔性地给可充电电池50充电,并于充电暂停期间侦测可充电电池50的电压。
本实施方式中,在一个周期内,若该控制电路40的调变信号输出端41输出一第一调变信号至该充电开关22及电压侦测开关32,则充电开关22导通而该电压侦测开关32截止,电源管理芯片20通过充电端21给可充电电池50充电,同时,电源管理芯片20暂停侦测可充电电池50的电压。若该控制电路40的调变信号输出端41输出一第二调变信号至该充电开关22及电压侦测开关32,则电压侦测开关32导通而该充电开关截止,电源管理芯片20通过电压侦测端31侦测可充电电池50的电压,同时,电源管理芯片20暂停给可充电电池50充电。
请参阅图2,为可充电电池电量检测装置100的具体电路。其中,该控制电路40包括一脉冲宽度调制(PWM)控制器401以及一开关部件402。本实施方式中,该PWM控制器401包括一电源端4011及一脉冲脉冲信号输出端4012,该电源端4011与外电源接口10连接,该脉冲信号输出端4012输出周期性的脉冲信号,使控制电路40的调变信号输出端41输出周期性变化的的调变信号,从而控制充电过程及侦测电压过程的交替进行。
该开关部件402、充电开关22以及电压侦测开关32均包括一控制端与第一及第二导通端,本实施方式中,当该开关部件402以及电压侦测开关32的控制端为高电平时,该开关部件402以及充电开关22处于导通状态,否则截止;当该充电开关22的控制端为低电平时,该充电开关22处于导通状态,否则截止。
本实施方式中,该充电开关22采用PMOS管Q1,该电压侦测开关32和开关部件402分别采用NMOS管Q2、Q3。充电开关22、电压侦测开关32以及开关部件402的控制端对应MOS管的栅极,第一导通端对应MOS管的源极,第二导通端对应MOS管的漏极。
下面对可充电电池电量检测装置100的连接结构以及工作状态进行说明。
设NMOS管Q3的栅极为G,通过一电阻R1连接到PWM控制器401的脉冲信号输出端4012,以接收来自PWM控制器401的脉冲信号,设接地点为S,Q3的栅极G还通过电阻R2与接地点S连接,Q3的源极直接与该接地点S连接;Q3的漏极为D,通过电阻R3连接到外电源接口10,Q3的漏极D还通过稳压管D1与Q1的栅极及Q2的栅极连接。NMOS管Q2的漏极连接到电源管理芯片20的电压侦测端31;源极连接到可充电电池50。PMOS管Q1的漏极连接到电源管理芯片20的充电端21;Q1的源极连接到可充电电池50。
在上述的连接方式下,当PWM控制器401输出高电平信号时,NMOS管Q3的栅极G处于高电平,NMOS管Q3导通,导致PMOS管Q1及NMOS管Q2的栅极通过导通的NMOS管Q3短接到地而处于低电平,即如前所述控制电路40的调变信号输出端41输出一第一调变信号,从而PMOS管Q1导通,电源管理芯片20通过充电端21给可充电电池50充电,NMOS管Q2截止,电源管理芯片20暂停侦测可充电电池50的电压。
当PWM控制器401输出低电平信号时,NMOS管Q3的栅极G处于低电平,NMOS管Q3截止,此时PMOS管Q1及NMOS管Q2的栅极均通过稳压管D1及电阻R3与外电源接口10相连而获得一个高电平,即如前所述控制电路40的调变信号输出端41输出一第二调变信号,从而PMOS管Q1截止,电源管理芯片20暂停输出充电电流给可充电电池50充电,NMOS管Q2导通,电源管理芯片20通过电压侦测端31开始侦测可充电电池50的电压。这时,由于没有充电电流流过,在可充电电池50的内阻上不产生压降,因此侦测到的可充电电池的电压为其实际电压。
在整个充电过程中,电源管理芯片20还反复地将侦测到的可充电电池50的电压与一预设电压值相比较,以判断对可充电电池50进行充电或不充电。当电源管理芯片20侦测到可充电电池50的电压达到预设电压值时,电源管理芯片20判断可充电电池50的充电完成,并关闭及锁定充电端21,停止通过充电端21输出充电电流给可充电电池50充电。
该充电开关22、电压侦测开关32以及开关部件402还可为三极管,其控制端分别对应三极管的基极,第一导通端分别对应三极管的发射极,第二导通端分别对应三极管的集电极,且电压侦测开关32和开关部件402为NPN型三极管,充电开关22为PNP型三极管。
本发明的可充电电池电量检测装置100,通过控制电路40控制电源管理芯片20间歇性地给可充电电池50充电,并在充电暂停的时候侦测可充电电池50的电压,可充电电池50的内阻由于没有充电电流流过而不产生压降,因此侦测到的可充电电池的电压为其实际电压,从而可以准确地得出电池的电量信息以判断可充电电池50充电的完成情况,延长可充电电池的循环使用寿命。
本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施方式仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围之内,对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种可充电电池电量检测装置,包括可充电电池、电源管理芯片及外电源接口,该外电源接口连接于电源管理芯片及控制电路,用于接入外部电源从而给电源管理芯片及控制电路提供电源,该电源管理芯片具有一充电端及一电压侦测端,其特征在于:该可充电电池电量检测装置还包括:
一充电开关,连接于电源管理芯片的充电端及可充电电池,用于控制该电源管理芯片对可充电电池进行充电或停止充电;
一电压侦测开关,连接于电源管理芯片的电压侦测端及可充电电池,用于控制电源管理芯片侦测或停止侦测可充电电池的电压;以及
一控制电路,该控制电路具有一调变信号输出端,该调变信号输出端与充电开关及电压侦测开关均连接,用于输出周期性变化的调变信号以控制充电开关及电压侦测开关的通断;
其中,当该控制电路输出第一调变信号时,该充电开关导通而该电压侦测开关截止,电源管理芯片对该可充电电池进行充电,并暂停侦测可充电电池的电压;当该控制电路输出第二调变信号时,该充电开关截止而该电压侦测开关导通,该电源管理芯片暂停对可充电电池进行充电,并侦测该可充电电池的电压。
2.如权利要求1所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,该控制电路包括一PWM控制器,该PWM控制器包括一脉冲信号输出端,用于输出周期性的脉冲信号,使控制电路的调变信号输出端输出该周期性的调变信号。
3.如权利要求2所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,该控制电路还包括一连接到PWM控制器的脉冲信号输出端的开关部件,用于接收来自PWM控制器的脉冲信号。
4.如权利要求3所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,该开关部件、充电开关以及电压侦测开关均包括一控制端与第一及第二导通端。
5.如权利要求4所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,当该开关部件以及电压侦测开关的控制端为高电平时,该开关部件以及充电控制开关处于导通状态,否则截止;当该充电开关的控制端为低电平时,该充电控制开关处于导通状态,否则截止。
6.如权利要求5所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,充电开关为PMOS管,该电压侦测开关和开关部件分别为NMOS管,充电开关、电压侦测开关以及开关部件的控制端对应MOS管的栅极,第一导通端对应MOS管的源极,第二导通端对应MOS管的漏极。
7.如权利要求6所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,当PWM控制器输出高电平信号时,开关部件的栅极处于高电平,开关部件导通,导致充电开关及电压侦测开关的栅极处于低电平,即控制电路的调变信号输出端输出一第一调变信号,从而充电开关导通,电源管理芯片通过充电端给可充电电池充电,电压侦测开关截止,电源管理芯片暂停侦测可充电电池的电压;
当PWM控制器输出低电平信号时,开关部件的栅极处于低电平,开关部件截止,此时充电开关及电压侦测开关的栅极处于高电平,即控制电路的调变信号输出端输出一第二调变信号,从而充电开关截止,电源管理芯片暂停输出充电电流给可充电电池充电,电压侦测开关导通,电源管理芯片通过电压侦测端开始侦测可充电电池的电压。
8.如权利要求5所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,该充电开关、电压侦测开关以及开关部件均为三极管,其控制端分别对应三极管的基极,第一导通端分别对应三极管的发射极,第二导通端分别对应三极管的集电极,且电压侦测开关和开关部件为NPN型三极管,充电开关为PNP型三极管。
9.如权利要求1所述的可充电电池电量检测装置,其特征在于,电源管理芯片反复地将侦测到的可充电电池的电压与一预设电压值相比较,以判断对可充电电池进行充电或不充电,当电源管理芯片侦测到可充电电池的电压达到预设电压值时,电源管理芯片判断可充电电池的充电完成,并关闭及锁定充电端,停止输出充电电流给可充电电池充电。
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