CN102447766A - 运用于手持式电子装置中的电池检测器与电池检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式电子装置的电池检测器与电池检测方法，其运用于没有确认端的电池模块。当手持式电子装置接收外部变压器所提供的DC电源而进行一起动程序时，电池检测器可检测出电池模块是否与手持式装置结合，并且防止手持式装置产生误动作。

Description

运用于手持式电子装置中的电池检测器与电池检测方法

技术领域

本发明是有关于一种运用于手持式电子装置中的电池检测器，且特別是有关于一种无须利用电池模块的内置电阻而能检测出电池模块是否与手持式电子装置结合的电池检测器。

背景技术

一般来说，手持式电子装置，例如手机、PDA等，都需要外接一电池模块以供应电力至电子装置。而已知电池模块除了有充电电池所提供的正极端(+)与负极端(-)之外，还包括一确认端(ID terminal)。而在电池模块中，内置一热敏电阻(thermistor)连接于确认端与负极端之间。

以手机为例，当电池模块与手机结合时，手机内的控制电路即可根据确认端的逻辑电位来得知电池模块与手机是否结合。例如，当控制电路检测出确认端为低电位时，则电池模块与手机确认完成结合；反之，当控制电路无法检测出确认端为低电位时，则电池模块与手机并未结合。

或者，手机中的控制电路也可提供一控制电压至确认端，并获得相对应的电流用以计算出热敏电阻的电阻值，而进一步地确定电池模块的温度。并且，手机内的控制电路也可根据是否产生电流来确定电池模块与手机是否结合。

一般来说，手机制造商皆会配置一变压器以提供一DC电源至手机。当手机尚未开启(turn on)且变压器插入手机并提供DC电源时，手机内的控制电路会执行一启动过程(startup procedure)并且判断电池模块是否连接至手机。于确认结合电池模块后，手机中的充电单元(charger)即可被启动，并且进行电池模块的充电动作。

由于降低成本的目的，现今许多电池模块制造商已经不再电池模块上提供确认端。所以当手机接收到变压器的DC电源后，手机内的控制电路将无法判断电池模块是否结合于手机。如此将造成手机在启动过程时产生误动作。

举例来说，于手机的启动过程中，会点亮手机上LCD面板。如果手机的电力是由电池模块提供或者是由电池模块与变压器同时提供，则手机可获得足够的工作电流，亦即手机可点亮LCD面板并顺利完成启动程序。

然而，如果手机的电力仅由变压器单独提供时，则于手机的启动过程中点亮LCD面板的瞬间，变压器提供的充电电流无法负荷手机所需的工作电流，将会造成整个手机的断电(shut down)并造成启动程序失败。一旦手机断电后，由于LCD面板已不再耗电，所以变压器供应的充电电流又可让手机再次执行启动程序直到再次点亮LCD面板时又造成断电。而使用者会看到手机的LCD面板不断地变亮又变暗的情况产生。

由上述可知，假设手机没有结合电池模块且变压器的DC电源提供至手机时，由于手机的控制电路无法判断电池模块结合与否，如果此时手机的控制电路贸然将充电单元启动，则手机会呈现不正常的误动作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种运用于手持式电子装置中的电池检测器，运用于没有确认端的电池模块。当手持式电子装置接收外部变压器所提供的DC电源时，手持式电子装置仍可检测出电池模块是否与手持式装置结合，并且防止手持式装置产生误动作。

因此，本发明提出一种手持式电子装置的电池检测器，包括：一充电单元，可连接至一外部变压器以接收一DC电源；第一电压提供端，可连接至一电池模块；一MOS开关，连接于该充电单元与该第一电压提供端之间，可根据一致能信号来达成该充电单元与该第一电压提供端之间的一闭路状态或者一开路状态；一电压检测器，连接于该第一电压提供端，其中，该第一电压大于一临限电压时，产生一硬件信号，当该第一电压小于该临限电压时，停止产生该硬件信号；一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端，其中，该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；以及一致能控制电路，接收该硬件信号与该软件信号，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生时，产生该致能信号控制该MOS开关为该闭路状态；其中，于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号，使得该微控制器根据该电压检测器检测的该第一电压来决定该电池模块的连结合关系。

再者，本发明提出一种手持式电子装置的电池检测器，包括：一充电单元，可连接至一外部变压器以接收一DC电源；一检测电阻；一MOS开关，连接于该充电单元与该检测电阻的第一端之间，可根据一致能信号来达成该充电单元与该检测电阻的第一端之间的一闭路状态或者一开路状态；第一电压提供端，连接至该检测电阻的第二端；一电压检测器，连接于该第一电压提供端，其中，该第一电压大于一临限电压时，产生一硬件信号，当该第一电压小于该临限电压时，停止产生该硬件信号；一电流检测器，连接于该检测电阻的第一端与第二端以检测该检测电阻上的一充电电流；一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端，其中，该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；以及一致能控制电路，接收该硬件信号与该软件信号，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生时，产生该致能信号控制该MOS开关为该闭路状态；其中，于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号，使得该微控制器根据该电流检测器检测的该充电电流来决定该电池模块的连结合关系。

再者，本发明提出一种手持式电子装置的电池检测方法，该手持式电子装置可外接一电池模块或者一变压器，该手持式电子装置包括一充电路径可经由一开关耦接至第一电压提供端，一电压检测器连接至该第一电压提供端，于该第一电压大于一临限电压时产生一硬件信号，于该第一电压小于该临限电压时停止产生该硬件信号，一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端口可产生一软件信号，一致能控制电路，于该硬件信号或该软件信号产生时产生一致能信号控制该开关为一闭路状态，该变压器可连接于该充电路径且该电池模块可连接于该第一电压提供端，该手持式电子装置的电池检测方法包括下列步骤：该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号；当该第一电压低于该临限电压时，确认该电池模块未与该手持式电子装置结合；以及当该第一电压未低于该临限电压时，电池模块与该手持式电子装置结合。

再者，本发明提出一种手持式电子装置的电池检测方法，该手持式电子装置可外接一电池模块或者一外部变压器，该手持式电子装置包括一充电单元，可连接至一外部变压器以接收一DC电源，一检测电阻，一MOS开关，连接于该充电单元与该检测电阻的第一端之间，可根据一致能信号来达成该充电单元与该检测电阻的第一端之间的一闭路状态或者一开路状态，第一电压提供端，连接至该检测电阻的第二端；一电压检测器，连接于该第一电压提供端，其中，该第一电压大于一临限电压时，产生一硬件信号，当该第一电压小于该临限电压时，停止产生该硬件信号；一电流检测器，连接于该检测电阻的第一端与第二端以检测该检测电阻上的一充电电流；一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端口可产生一软件信号，以及一致能控制电路，接收该硬件信号与该软件信号，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生时，产生该致能信号控制该MOS开关为该闭路状态；该手持式电子装置的电池检测方法包括下列步骤：该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号；当该充电电流产生时，电池模块未与该手持式电子装置结合；以及当该充电电流未产生时，电池模块与该手持式电子装置结合。

为了能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，並非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1所绘示为本发明手持式电子装置内的电池检测器及其电池模块示意图。

图2所绘示为根据上述实施例所进行的电池检测方法流程图。

主要元件符号说明

100  手持式电子装置     102  充电单元

104  MOS开关            106  致能控制电路

120  系统负载           122  电流检测器

124  电压检测器         126  微控制器

128  LCD面板

180  电池模块           190  变压器

具体实施方式

请参照图1，其所绘示为本发明手持式电子装置内的电池检测器及其电池模块示意图。手持式电子装置100可与电池模块180结合，且可以连接至变压器190接收DC电源。手持式电子装置100包括：一充电单元102、一MOS开关104、一检测电阻rd、一致能控制电路106、与一系统负载(system load)120。充电单元102连接至电压器190使得充电单元102接收DC电源并启动。MOS开关104连接于检测电阻rd第一端与充电单元102之间，可根据一致能信号来控制充电单元102与检测电阻rd之间的连接关系。检测电阻rd第二端连接至系统负载120以及电池模块180的正极端+，其电压值为Vb。根据本发明的实施例，致能控制电路106为一与门(AND gate)，可接收一硬件信号HW与一软件信号SW并产生致能信号EN。

系统负载120包括一电流检测器122、一电压检测器124、一微控制器126、与一LCD面板128，并且上述系统负载120中的组件的电源可由电池模块180或者充电单元102来提供。电流检测器122连接至检测电阻rd两端，可根据检测电阻rd上的电压计算出充电电流Icharge；电压检测器124连接至检测电阻rd第二端，可检测电压值Vb，并且产生硬件信号HW；一微控制器126，连接至电流检测器122与电压检测器124并且具有一输出入端口I/O可产生软件信号SW，并且微控制器126连接至LCD面板128以控制LCD面板128。

举例来说，电池模块180于正常状况下的最大电压为4.2V，且充电单元102亦可提供4.2V。而电压检测器124于Vb电压值低于一临限值(threshold voltage)时，例如3.2V～2.8V之间的任意值，电压检测器124会产生一低电位的硬件信号HW；反之，电压检测器124于Vb电压值高于临限值时，电压检测器124会产生一高电位的硬件信号HW。

根据本发明的实施例，当系统负载120接收电力使得微控制器126执行启动程序时，由于微控制器126无法确认电力由电池模块180或者充电单元102所供应。因此，于微控制器126的固件程序中，先将输出入端口I/O的软件信号SW设定为低电位，使得致能信号EN动作，并确定MOS开关为闭路状态(close state)。此步骤系确认至少有充电单元102可提供系统负载120电力，并可使得Vb电压值大于3.2V，且确定电压检测器124会产生高电位的硬件信号HW，同时纪录此时的Vb电压。

接着，利用微控制器126将输出入端口I/O的软件信号SW设定为高电位一预定周期(predetermined period)后，将输出入端口I/O的软件信号SW回复为低电位。亦即在预定周期内，致能信号EN不动作，并确定MOS开关为开路状态(openstate)。此时会有以下二种情况发生。

如果电池模块180未与手持式电子装置100结合时，于预定周期内，Vb电压值会快速降低。当Vb电压值降低至临限电压Vth时，电压检测器124会产生低电位的硬件信号HW使得致能信号EN再次动作，并使得MOS开关104为闭路状态，而充电单元102所提供的充电电流Icharge即为工作电流Iwork，并可维持微处理器126的运作。此时，微控制器126可经由电流检测器122检测出充电电流Icharge产生。也就是说，于预定周期内，当电流检测器122检测出充电电流Icharge并且在启动预定周期前的Vb电压也是高于临限电压时或者电压检测器124检测Vb电压低于临限电压Vth时，皆可确定电池模块180未与手持式电子装置100结合。

如果电池模块180与手持式电子装置100结合时，于预定周期内，Vb电压值并不会降低。因此，电压检测器124的硬件信号HW以及输出入端口I/O的软件信号SW皆为高电位，使得致能信号EN不动作，MOS开关维持开路状态并且无充电电流Icharge产生。而此时的工作电流Iwork系由电池模块180所提供，并可维持微处理器126的运作。也就是说，于预定周期内，当电流检测器122无法检测出充电电流Icharge时或者电压检测器124检测Vb电压高于临限电压Vth时，皆可确定电池模块180与手持式电子装置100结合。

当微控制器126确认电池模块180已经与手持式电子装置100结合后，微控制器126即可在后续的步骤中点亮LCD面板并继续完成启动程序；反之，当微控制器126确认电池模块180并没有与手持式电子装置100结合时，微控制器126可继续执行上述检测电池模块180是否结合的步骤，直到确认电池模块180与手持式电子装置100结合后，再点亮LCD面板并继续执行启动程序。

请参照图2，其所绘示为根据上述实施例所进行的电池检测方法流程图。首先，微处理器接收到第一电压而开始一启动程序并产生(assert)一软件信号SW(步骤S210)。电压检测器因应第一电压大于一临限电压而停止产生(deassert)一硬件信号HW(步骤S220)。微处理器停止产生软件信号SW一预设周期后再次产生软件信号SW(步骤S230)。于预设周期中，判断是否有充电电流或者第一电压低于临限电压(步骤S240)。于判断步骤成立时，确定电池模块未与手持式电子装置结合(步骤S250)；反之，于判断步骤不成立时，确定电池模块与手持式电子装置结合(步骤S260)。

根据本发明的实施例，致能控制电路106为一与门(AND gate)，而当硬件信号HW或者软件信号SW其中之一产生低电位时，致能信号EN及产生低电位用以控制MOS开关104呈现闭路状态。

由上述的实施例可知，本发明的手持式电子装置可用来检测没有确认端ID的电池模块。当然，运用于本发明所揭露的检测装置与检测方法也可检测具有确认端ID的电池模块。再者，手持式电子装置100中无须电流检测器122以及检测电阻rd，而仅利用电压检测器124即可根据Vb电压值的变化来确定电池模块180是否与手持式电子装置100结合。

本发明的优点在于提供一种运用于手持式电子装置中的电池检测器及电池检测方法，其运用于没有确认端的电池模块。当手持式电子装置接收外部变压器所提供的DC电源时，手持式电子装置仍可检测出电池模块是否与手持式装置结合，并且防止手持式装置产生误动作。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其並非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当由权利要求书届定。

Claims (10)

1.一种手持式电子装置的电池检测器，包括：

一充电单元，可连接至一外部变压器以接收一DC电源；

第一电压提供端，可连接至一电池模块；

一MOS开关，连接于该充电单元与该第一电压提供端之间，可根据一致能信号来达成该充电单元与该第一电压提供端之间的一闭路状态或者一开路状态；

一电压检测器，连接于该第一电压提供端，其中，该第一电压大于一临限电压时，产生一硬件信号，当该第一电压小于该临限电压时，停止产生该硬件信号；

一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端，其中，该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；以及

一致能控制电路，接收该硬件信号与该软件信号，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生时，产生该致能信号控制该MOS开关为该闭路状态；

其中，于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号，使得该微控制器根据该电压检测器检测的该第一电压来决定该电池模块的连结合关系。

2.如权利要求1所述的手持式电子装置的电池检测器，其特征在于，当该第一电压低于该临限电压时，电池模块未与该手持式电子装置结合；以及，当该第一电压未低于该临限电压时，电池模块与该手持式电子装置结合。

3.如权利要求1所述的手持式电子装置的电池检测器，其特征在于，该致能控制电路为一或门，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生一高电位时，该致能信号为该高电位以控制该MOS开关为该闭路状态。

4.如权利要求1所述的手持式电子装置的电池检测器，其特征在于，该致能控制电路为一与门，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生一低电位时，该致能信号为该低电位以控制该MOS开关为该闭路状态。

5.一种手持式电子装置的电池检测器，包括：

一充电单元，可连接至一外部变压器以接收一DC电源；

一检测电阻；

一MOS开关，连接于该充电单元与该检测电阻的第一端之间，可根据一致能信号来达成该充电单元与该检测电阻的第一端之间的一闭路状态或者一开路状态；

第一电压提供端，连接至该检测电阻的第二端；

一电压检测器，连接于该第一电压提供端，其中，该第一电压大于一临限电压时，产生一硬件信号，当该第一电压小于该临限电压时，停止产生该硬件信号；

一电流检测器，连接于该检测电阻的第一端与第二端以检测该检测电阻上的一充电电流；

一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端，其中，该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；以及

一致能控制电路，接收该硬件信号与该软件信号，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生时，产生该致能信号控制该MOS开关为该闭路状态；

其中，于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号，使得该微控制器根据该电流检测器检测的该充电电流来决定该电池模块的连结合关系。

6.如权利要求5所述的手持式电子装置的电池检测器，其特征在于，当该充电电流产生时，电池模块未与该手持式电子装置结合；以及，当该充电电流未产生时，电池模块与该手持式电子装置结合。

7.如权利要求5所述的手持式电子装置的电池检测器，其特征在于，该致能控制电路为一或门，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生一高电位时，该致能信号为该高电位以控制该MOS开关为该闭路状态。

8.如权利要求5所述的手持式电子装置的电池检测器，其特征在于，该致能控制电路为一与门，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生一低电位时，该致能信号为该低电位以控制该MOS开关为该闭路状态。

9.一种手持式电子装置的电池检测方法，该手持式电子装置可外接一电池模块或者一变压器，该手持式电子装置包括一充电路径可经由一开关耦接至第一电压提供端，一电压检测器连接至该第一电压提供端，于该第一电压大于一临限电压时产生一硬件信号，于该第一电压小于该临限电压时停止产生该硬件信号，一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端口可产生一软件信号，一致能控制电路，于该硬件信号或该软件信号产生时产生一致能信号控制该开关为一闭路状态，该变压器可连接于该充电路径且该电池模块可连接于该第一电压提供端，该手持式电子装置的电池检测方法包括下列步骤：

该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；

于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号；

当该第一电压低于该临限电压时，确认该电池模块未与该手持式电子装置结合；以及

当该第一电压未低于该临限电压时，电池模块与该手持式电子装置结合。

10.一种手持式电子装置的电池检测方法，该手持式电子装置可外接一电池模块或者一外部变压器，该手持式电子装置包括一充电单元，可连接至一外部变压器以接收一DC电源，一检测电阻，一MOS开关，连接于该充电单元与该检测电阻的第一端之间，可根据一致能信号来达成该充电单元与该检测电阻的第一端之间的一闭路状态或者一开路状态，一第一电压提供端，连接至该检测电阻的第二端；一电压检测器，连接于该第一电压提供端，其中，该第一电压大于一临限电压时，产生一硬件信号，当该第一电压小于该临限电压时，停止产生该硬件信号；一电流检测器，连接于该检测电阻的第一端与第二端以检测该检测电阻上的一充电电流；一微控制器连接至该电压检测器且有一输出入端口可产生一软件信号，以及一致能控制电路，接收该硬件信号与该软件信号，且该致能控制器于该硬件信号或该软件信号产生时，产生该致能信号控制该MOS开关为该闭路状态；该手持式电子装置的电池检测方法包括下列步骤：

该微控制器接收到该第一电压时于该输出入端口产生一软件信号；

于一预设周期内，该微控制器停止产生该软件信号；

当该充电电流产生时，电池模块未与该手持式电子装置结合；以及

当该充电电流未产生时，电池模块与该手持式电子装置结合。

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