CN102998505A - 电池欠电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池欠电压检测电路。该电路包括：分压电路，第一端用于与电池相连接以采集电池的电压；电压基准源，第一端与分压电路的第二端相连接；以及放大电路，第一端与电压基准源的第二端相连接，该放大电路用于对来自电压基准源的检测信号进行放大，其第二端输出放大后的检测信号。通过本发明，能够通过简单的电路准确地检测电池是否欠压。

Description

电池欠电压检测电路

技术领域

本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种电池欠电压检测电路。

背景技术

在电池供电的设备中，电池过放电通常会导致电池寿命下降。系统主控芯片通常需要监控电池是否过放电，然后控制充电电路对电路充电，或者采取保护措施(比如断开负载)。电池在放电过程，电压会逐步下降，因此可以通过检测电池欠压来确定电池是否过放电。

传统的检测方法是通过MCU的A/D采样功能，采集电池电压。由于MCU本身通过电池供电，A/D采样的参考电压与电池电压相关，因此无法准确的采集电压。

为准确采集电压，需要不受电池电压影响的基准源。但是，在设计该基准源时，设计电路复杂、占用MCU的资源、消耗电源电能，并且，对MCU性能提出更高的要求，导致成本增加。

针对相关技术中无法通过简单的电池欠电压检测电路实现准确采集电压的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电池欠电压检测电路，以解决电池欠电压检测电路复杂、准确性差的问题。

根据本发明的电池欠电压检测电路包括：直流电源，给电池欠电压检测电路供电；分压电路，第一端用于与电池相连接以采集电池的电压；电压基准源，第一端与分压电路的第二端相连接；以及放大电路，第一端与电压基准源的第二端相连接，该放大电路用于对来自电压基准源的检测信号进行放大，其第二端输出放大后的检测信号。

进一步地，该分压电路的分压比是可变的。

进一步地，放大电路的第二端连接至微处理器以输出电池欠电压检测电路的检测信号至微处理器。

进一步地，根据本发明的电池欠电压检测电路还包括：开关电路，连接于电池和分压电路的第一端之间，用于控制电池欠电压检测电路与电池的断开与连接。

进一步地，开关电路还用于连接至微处理器以接收来自微处理器的控制信号，其中，控制信号用于控制电池欠电压检测电路与电池的断开与连接。

进一步地，开关电路包括：第一电阻；开关管，第一端与电池相连接，第二端与分压电路的第一端相连接，第三端用于经由第一电阻与微处理器相连接以接收控制信号；以及第二电阻，第一端与电池相连接，第二端连接于第一节点，其中，第一节点为开关管的第三端与第一电阻之间的节点。

进一步地，开关管为MOS管。

进一步地，分压电路包括：第三电阻，第一端与电池相连接；以及第四电阻，第一端与第三电阻的第二端相连接，第四电阻的第二端接地，其中，第三电阻的第二端与第四电阻的第一端之间设置有第二节点，第二节点与电压基准源的第一端相连接。

进一步地，分压电路包括：第三电阻，第一端与连接开关电路相连接；以及第四电阻，第一端与第三电阻的第二端相连接，第四电阻的第二端接地，其中，第三电阻的第二端与第四电阻的第一端之间设置有第二节点，第二节点与电压基准源的第一端相连接。

进一步地，第三电阻和/或第四电阻为可调变阻器。

进一步地，放大电路包括：三极管，第一端与电压基准源的第二端相连接，三极管的第二端与直流电源相连接，第三端接地；第五电阻，连接于三极管的第一端与电压基准源的第二端之间；第六电阻，第一端连接于直流电源，第二端连接于第三节点，第三节点为第五电阻与三极管的第一端之间的节点；第七电阻，连接于三极管的第三端与地之间，其中，在三极管的第一端与第七电阻之间设置有第四节点，第四节点与微处理器相连接以输出电池欠电压检测电路的检测信号至微处理器。

通过本发明，采用包括以下部分的电池欠电压检测电路：分压电路，第一端用于与电池相连接以采集电池的电压；电压基准源，第一端与分压电路的第二端相连接；以及放大电路，第一端与电压基准源的第二端相连接，放大电路的第二端用于输出来自电压基准源的检测信号，通过分压电路输出的电压反应电池电压，在分压电路输出的电压高于电压基准源的参考电压时，放大电路输出高电平，在分压电路输出的电压低于电压基准源的参考电压时，放大电路输出低电平，无需基准电源，不占用MCUA/D口便可实现电池欠电压的准确检测，解决了电池欠电压检测电路复杂、准确性差的问题，进而达到了通过简单的电路准确地检测电池是否欠压效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的电池欠电压检测电路的原理图；以及

图2是根据本发明第二实施例的电池欠电压检测电路的原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明第一实施例的电池欠电压检测电路的原理图，如图1所示，该电路包括：直流电源，给电池欠电压检测电路供电；分压电路30，第一端用于与电池10相连接以采集电池10的电压；电压基准源40，第一端与分压电路30的第二端相连接；以及放大电路50，第一端与电压基准源40的第二端相连接，该放大电路50用于对来自电压基准源40的检测信号进行放大，放大电路50第二端输出放大后的检测信号。

将电池欠电压检测电路的检测结果输入微处理器以便微处理器进行处理时，放大电路50的第二端连接至微处理器(MCU)60以输出该电路的检测信号至微处理器60。

该电路的具体原理阐述如下：分压电路30采集被检测电池10的电压，分压后连接到电压基准源，电压基准源内部有基准电压Vref。当分压电路30输出的电压高于Vref时，电压基准源相当于低阻，电流经由该低阻、经放大电路50放大后输出至微处理器60；当分压电路输出的电压低于Vref时，电压基准源相当于为高阻，电流经由该高低阻、经放大电路50放大后输出至微处理器60，因此，微处理器60可准确地判断分压电路30输出的电压与电压基准源内的基准电压Vref的关系。又有，分压电路30输出的电压为被检电池10电压的一部分，采用分压比可调节的分压电路，能够达到调节检测电路的检测阀值。

采用该电路，无需设置基准电源，设计简单，造价低，同时不占用MCUA/D口，降低MCU的功耗，能够准确地检测电池是否欠压。

优选地，该电路还包括：开关电路20，连接于电池和分压电路的第一端之间，用于控制电池欠电压检测电路与电池的断开与连接。

在使用微处理器输出的控制信号控制该开关电路20时，开关电路还用于连接至微处理器60以接收来自微处理器60的控制信号，其中，控制信号用于控制电池欠电压检测电路与电池的断开与连接。

采用该开关电路20，用于控制检测电路与电池的连接与断开，在不进行检测时断开与被检测电源的连接，从而减小了被检测电池的功耗。

图2是根据本发明第二实施例的电池欠电压检测电路的原理图，如图2所示，各部分电路具体由以下电器元件构成：

开关电路20包括：第一电阻R2；开关管，第一端与电池10相连接，第二端与分压电路的第一端相连接，第三端用于经由第一电阻R2与微处理器相连接以接收控制信号；以及第二电阻R1，第一端与电池相连接，第二端连接于第一节点，其中，第一节点为开关管的第三端与第一电阻R2之间的节点。

分压电路30包括：第三电阻R3，第一端与电池10相连接(在设置有开关电路的电池欠电压检测电路中，第一端经由开关管与电池10相连接)；以及第四电阻R4，第一端与第三电阻R3的第二端相连接，第四电阻R4的第二端接地，其中，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端之间设置有第二节点，第二节点与电压基准源的第一端相连接。

放大电路50包括：三极管Q5，第一端与电压基准源的第二端相连接，三极管Q5的第二端与直流电源VCC相连接，第三端接地；第五电阻R5，连接于三极管Q5的第一端与电压基准源的第二端之间；第六电阻R6，第一端连接于直流电源VCC，第二端连接于第三节点，第三节点为第五电阻R5与三极管Q5的第一端之间的节点；第七电阻R7，连接于三极管Q5的第三端与地之间，其中，在三极管Q5的第一端与第七电阻R7之间设置有第四节点，第四节点与微处理器相连接以输出电池欠电压检测电路的检测信号即欠压信号至微处理器。

电压基准源为TL431，TL431的参考端与分压电路的第二端相连接，TL431的阳极接地，TL431的阴极与放大电路的第一端相连接。

该电路的具体原理阐述如下：

开关电路可以是由P沟道MOS管、第二电阻R1和第一电阻R2组成。当微处理器输出的控制信号为低电平时，P沟道MOS管导通，检测电路与电池连通，电池欠电压检测电路开始检测工作，向微处理器输出检测信号；当微处理器输出的控制信号为高电平时，P沟道MOS管截止，检测电路与电池断开，电池欠电压检测电路停止检测工作，因此，可以在不需要进行电池电压检测的情况下，断开电池和负载的连接，从而减小了被检测电池的功耗。同理，开关管也可以为N沟道MOS管、继电器、三极管等，微处理器输出的控制信号相应地进行改变。

分压电路由第三电阻R3和第四电阻R4组成的电路，分压比为分压电路输出的电压为

放大电路由三极管Q5、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7组成，当分压电路输出的电压

高于Vref时，TL431的阴极和阳极为低阻，三极管Q5的基极电流增大，三极管导通，放大电路输出电平信号至微处理器；当分压电路输出的电压

低于Vref时，TL431的阴极和阳极为高阻，三极管Q5的基极电流减小，三极管截止，放大电路没有输出电平信号至微处理器，微处理器确认接收到欠压信号，确定此时电池欠电压，从而完成了电池欠电压的检测。

其中，当第三电阻R3和第四电阻R4采用可调变阻器时，分压比为

可调节，此时，可根据实际情况设定分压比，例如，在电池要求较高的应用情形下，减小分压比，使得电池在欠电压之前便输出欠压信号。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：无需设置基准电源，设计简单，造价低，同时不占用MCU A/D口，降低MCU的功耗，能够准确地检测电池是否欠压。通过设置开关电路，能够在不需要欠压检测时，断开电池欠电压检测电路与电池的连接，减小被测电池的功耗。通过设置分压比可变的分压电路，能够调节检测电路的检测阀值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池欠电压检测电路，包括给所述电池欠电压检测电路供电的直流电源，其特征在于，还包括：

分压电路，第一端用于与电池相连接以采集所述电池的电压；

电压基准源，第一端与所述分压电路的第二端相连接；以及

放大电路，第一端与所述电压基准源的第二端相连接，所述放大电路用于对来自所述电压基准源的检测信号进行放大，所述放大电路的第二端输出放大后的所述检测信号。

2.根据权利要求1所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述分压电路的分压比是可变的。

3.根据权利要求1所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述放大电路的第二端连接至微处理器以输出放大后的所述检测信号至所述微处理器。

4.根据权利要求1所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，还包括：

开关电路，连接于所述电池和所述分压电路的第一端之间，用于控制所述电池欠电压检测电路与所述电池的断开与连接。

5.根据权利要求4所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述开关电路还用于连接至微处理器以接收来自所述微处理器的控制信号，其中，所述控制信号用于控制所述电池欠电压检测电路与所述电池的断开与连接。

6.根据权利要求5所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述开关电路包括：第一电阻；

开关管，第一端与所述电池相连接，第二端与所述分压电路的第一端相连接，第三端用于经由所述第一电阻与所述微处理器相连接以接收所述控制信号；以及

第二电阻，第一端与所述电池相连接，第二端连接于第一节点，其中，所述第一节点为所述开关管的第三端与所述第一电阻之间的节点。

7.根据权利要求6所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述开关管为MOS管。

8.根据权利要求1所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述分压电路包括：第三电阻，第一端与所述电池相连接；以及

第四电阻，第一端与所述第三电阻的第二端相连接，所述第四电阻的第二端接地，

其中，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端之间设置有第二节点，所述第二节点与所述电压基准源的第一端相连接。

9.根据权利要求4所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述分压电路包括：

第三电阻，第一端与所述连接开关电路相连接；以及

第四电阻，第一端与所述第三电阻的第二端相连接，所述第四电阻的第二端接地，

其中，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端之间设置有第二节点，所述第二节点与所述电压基准源的第一端相连接。

10.根据权利要求8或9所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述第三电阻和/或所述第四电阻为可调变阻器。

11.根据权利要求1所述的电池欠电压检测电路，其特征在于，所述放大电路包括：

三极管，第一端与所述电压基准源的第二端相连接，所述三极管的第二端与直流电源相连接，第三端接地；

第五电阻，连接于所述三极管的第一端与所述电压基准源的第二端之间；

第六电阻，第一端连接于所述直流电源，第二端连接于第三节点，所述第三节点为所述第五电阻与所述三极管的第一端之间的节点；

第七电阻，连接于所述三极管的第三端与地之间，

其中，在所述三极管的第一端与所述第七电阻之间设置有第四节点，所述第四节点与所述微处理器相连接以输出所述电池欠电压检测电路的检测信号至所述微处理器。

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