CN103424582A - 电池模拟电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模拟电路，用于在便携式电子设备的工作电路在测试时，替代电池为便携式电子设备的工作电路供电。电池模拟电路包括集成运算放大电路、电压调节电路、限流电路以及反馈电路。集成运算放大电路依据电压调节电路加载于同相输入端上的电压控制其第一输出端的电压，集成运算放大电路依据限流电路加载于电流限制端的电流控制第一输出端的电流。反馈电路电性连接于第一输出端与反相输入端之间，构成负反馈电路，反馈电路的第二输出端作为电池模拟电路的输出端，为便携式电子设备的工作电路供电。

Description

电池模拟电路
技术领域
本发明是关于一种电池模拟电路，尤其是一种充电电池的模拟电路。
背景技术
目前常见的便携式电子设备均采用充电电池进行供电，例如手机、电脑、MP3等都有采用锂电池作为供电电源。
通常，便携式电子设备在出厂前均需要对电子设备中的工作电路的各项功能进行测试。为保证工作电路各项功能的可靠性，测试的项目较多，由此工作电路运行时间较长，则电池需要多次的充、放电，由此对电池的损耗较大，导致充电电池的寿命降低。
发明内容
为了解决现有技术中便携式电子设备在出厂前对工作电路测试时对电池消耗较大导致电池寿命变短的问题，本发明提供一种在对便携式电子设备的工作电路测试时，能够模拟并取代电池为便携式电子设备的工作电路供电的电池模拟电路。
一种电池模拟电路，用于在对便携式电子设备的工作电路进行测试时，替代该便携式电子设备中为工作电路供电的电池，为该便携式电子设备的工作电路供电。该电池模拟电路包括集成运算放大电路、电压调节电路、限流电路以及反馈电路，该集成运算放大电路包括同相输入端、反相输入端、第一输出端以及电流限制端，该电压调节电路电性连接于该同相输入端，该电压调节电路用于限定加载在该同相输入端上的参考电压，该集成运算放大电路依据该参考电压控制该第一输出端的电压，该限流电路电性连接于该电流限制端用于限定加载于该电流限制端的参考电流，该集成运算放大电路依据该参考电流控制该第一输出端的电流，该反馈电路包括反馈输入端、反馈输出端与第二输出端，该反馈输入端电性连接于该第一输出端，该反馈输出端电性连接于该反相输入端，以将该第一输出端的电压反馈至该反相输入端构成负反馈电路，当欲加载于该第二输出端的电压大于第二输出端的电压时，该第二输出端作为该电池模拟电路的输入端，当欲加载于该第二输出端的电压小于该第二输出端的电压时，该第二输出端作为该电池模拟电路的输出端，为该便携式电子设备的工作电路供电。
相较于现有技术，电池模拟电路在模拟电池的充电或者放电过程中，还能够依据需要方便地设置输入/输出电压以及输入/输出电流，从而使得在对利用充电电池供电的工作电路进行测试时，能够在不损耗电池的同时，实现为便携式电子设备的工作电路的各项功能进行测试，并且该电池模拟电路结构简单。
进一步，电池模拟电路还具有过温、过流提示与保护功能，因此在测试过程中，即使电池模拟电路或者便携式电子设备的工作电路存在问题，也不会损坏该工作电路和电池模拟电路本身，更加完善地模拟电池的功能。
附图说明
图1是本发明一实施方式中电池模拟电路的方框示意图。
图2是如图1所示的电池模拟电路的具体电路结构图。
主要元件符号说明
电池模拟电路 1
集成运算放大电路 10
同相输入端 11
反相输入端 12
第一输出端 13
电流限制端 14
温度标志位 15
电流标志位 16
使能端 17
电压调节电路 20
偏置电阻 21
可调电阻 23
第四分压电阻 25
稳压二极管 27
限流电路 30
限流电阻 301
反馈电路 40
反馈输入端 401
反馈输出端 402
第二输出端 403
第一反馈支路 41
第一分压电阻 411
第二分压电阻 412
第三分压电阻 413
高频补偿电路 42
调节电阻 421
调节电容 422
温控电路 50
过温指示电路 51
第一运算放大器 511
第一发光二极管 512
过温保护电路 52
保护电阻 521
保护电容 522
过流提示电路 60
第二运算放大器 601
第二发光二极管 602
稳压滤波电路 70
稳压电容 701
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，其是本发明电池模拟电路一优选实施方式的示意图。电池模拟电路1用于在便携式电子设备中的工作电路在测试过程中，替代电池为工作电路供电。电池模拟电路1包括输入/输出端Vin/out用于连接便携式电子设备的工作电路，从而放电为工作电路供电，还可用于电性连接外部电源，从而对电池模拟电路1进行充电。
电池模拟电路1包括集成运算放大电路10、电压调节电路20、限流电路30、反馈电路40、温控电路50、过流提示电路60与稳压滤波电路70。
集成运算放大电路10在电源电压Vcc的驱动下输入或者输出电信号，该电信号包括电流信号与电压信号。集成运算放大电路10包括同相输入端11、反相输入端12、第一输出端13、电流限制端14、温度标志位15、电流标志位16以及使能端17。
同相输入端11与电压调节电路20电性连接，为同相输入端11提供参考电压，集成运算放大电路10依据同相输入端11加载的参考电压，决定第一输出端13上的电压。电流限制端14与限流电路30电性连接，限流电路30为电流限制端14提供参考电流，集成运算放大电路10依据加载在电流限制端14的该参考电流限定流经第一输出端13的电流。该第一输出端13为该集成运算放大电路10的输出端，其经由反馈电路40与该输入输出端Vin/out相连。反馈电路40将第一输出端13的电信号反馈至该反相输入端12，使得集成运算放大电路10与反馈电路40配合构成负反馈电路。
温度标志位15与使能端17电性连接至温控电路50。其中，温度标志位15用于指示集成运算放大电路10的温度是否超过预定的温度值，即当集成运算放大电路10的温度超过该预定的温度值时，集成运算放大电路10控制该温度标志位15置位，例如置位为低电位；当集成运算放大电路10的温度小于该预定的温度值时，集成运算放大电路10控制该温度标志位15复位，例如复位为高电位。使能端17用于控制集成运算放大电路10是否工作，在本实施例中，使能端17为高电位时，集成运算放大电路10正常工作；使能端17为低电位时，集成运算放大电路10停止工作。温控电路50用于依据温度标志位15的电位显示集成运算放大电路10是否超过预定的温度值，并且在集成运算放大电路10超过预定的温度值时，改变使能端17上的电位从而控制集成运算放大电路10停止工作。
电流标志位16与过流提示电路60电性连接，其中，电流标志位16用于指示集成运算放大电路10中第一输出端13的电流是否超过预定的电流值，即当第一输出端13的电流超过该预定的电流值时，集成运算放大电路10控制电流标志位16置位，例如置位为低电位；当第一输出端13的电流小于该预定的电流值时，集成运算放大电路10控制电流标志位16复位，复位为高电位。过流提示电路60用于依据电流标志位16的电位显示集成运算放大电路10中第一输出端13的电流是否超过预定的电流值。
集成运算放大电路10还包括有接收驱动其正常工作的电源电压的正极端V+与负极端V-，其中，正极端V+可以输入电源电压Vcc，负极端V-接地。
下面结合图2对本发明电压调节电路20、限流电路30、反馈电路40、温控电路50、过流提示电路60与稳压滤波电路70一实施方式的具体电路结构进行说明，可以理解，上述电路也可由同等功能的电路结构来实现，本发明仅给出一种优选地实现方式。
限流电路30包括限流电阻301，限流电阻301一端电性连接于该电流限制端14，另一端接地。
反馈电路40包括反馈输入端401、反馈输出端402与第二输出端403，反馈输入端401电性连接于第一输出端13，反馈输出端402电性连接于反相输入端12，以将该第一输出端13的电信号反馈至反相输入端12构成负反馈电路，反馈电路40的第二输出端403作为该电池模拟电路1的输入输出端Vin/out。该反馈电路40进一步包括第一反馈支路41与高频补偿电路42，第一反馈支路41用于将第一输出端13的电信号反馈至反相输入端12，高频补偿电路42用于抑制反馈输入端401的电信号中的高频自激信号。
第一反馈支路41包括依次串联于反馈输入端401与地之间的第一分压电阻411、第二分压电阻412与第三分压电阻413，第一分压电阻411与第二分压电阻412之间的节点作为第二输出端403，第二分压电阻412与第三分压电阻413之间的节点作为反馈输出端402。
高频补偿电路42包括依次串联于反馈输入端401与反馈输出端402之间的调节电阻421与调节电容422，其中，调节电容422的电容值为皮法（PF）级别。
电压调节电路20包括偏置电阻21、可调电阻23、第四分压电阻25以及稳压二极管27。可调电阻23包括两个传输端231与调节端232，偏置电阻21、可调电阻23与第四分压电阻25依次串联于电源电压Vcc与地之间。可调电阻23的调节端232电性连接于同相输入端11，从而通过在两个传输端231之间移动调节端232，来改变可调电阻23的电阻，达到调节加载在同相输入端11上的参考电压。
稳压二极管27的阴极经由该偏置电阻21电性连接于电源电压Vcc，阳极接地，用于使加载于可调电阻23与第四分压电阻25上的电压稳定。
温控电路50包括过温指示电路51与过温保护电路52，其中，过温指示电路51用于指示集成运算放大电路10是否超过预定的温度值，过温保护电路52用于当集成运算放大电路10的温度超过预定的温度值时，控制集成运算放大电路10停止工作。
具体地，过温指示电路51电性连接于温度标志位15，包括第一运算放大器511与第一发光二极管512，第一发光二极管512阳极接收电源电压Vcc，第一发光二极管512的阴极电性连接于第一运算放大器511的输出端，第一运算放大器511的输入端电性连接于温度标志位15，第一运算放大器511用于对温度标志位15的电信号进行放大，以提高对第一发光二极管512的驱动能力。
过温保护电路52电性连接于温度标志位15与使能端17之间，包括依次串联于温度标志位15与地之间的保护电阻521与保护电容522，且保护电阻521与保护电容522之间的节点电性连接于使能端17。
过流提示电路60电性连接于电流标志位16，用于指示集成运算放大电路10是否超过预定的电流值，包括第二运算放大器601与第二发光二极管602，第二发光二极管602阳极接收电源电压Vcc，第二发光二极管602的阴极电性连接于第二运算放大器601的输出端，第二运算放大器601的输入端电性连接于电流标志位16，第二运算放大器601用于对电流标志位16的电信号进行放大，以提高对第二发光二极管602的驱动能力。
稳压滤波电路70电性连接于第二输出端403，以对第二输出端403输入或者输出的电信号稳压以及滤波，包括稳压电容701，该稳压电容701一端电性连接于第二输出端403，另一端接地。
下面依据图1或图2，具体说明电池模拟电路1的工作过程：
具体地，当需要对便携式电子设备的工作电路进行测试时，将电池模拟电路1的输入/输出端Vin/Vout与工作电路的电源输入端电性连接，电池模拟电路1上电工作，由于反馈电路40将第一输出端13的电压反馈至反相输入端12构成负反馈电路，则集成运算放大电路10处于线性工作状态。依据同相输入端11输入的电压U1，集成运算放大电路10的第一输出端13输出的电压也为U1，对应地，则第二输出端403输出的电压Uo=U1*(R1+R2)/R2，R1和R2分别为第二分压电阻412、第三分压电阻413的电阻值。
第一输出端13输出的电流Io=α*Ref/R3，其中，α为集成运算放大电路的系数，Ref为电流限制端14的电压，为常数，R3为限流电阻301的电阻值，对应地，第二输出端403电信号的电流也限制在0~α*Ref/R3的范围内。
在此，需要说明的是，当欲加载于第二输出端403的电压小于第二输出端403的电压时，电池模拟电路1处于放电过程，第二输出端403作为输出端，例如，与第二输出端403电性连接的为待驱动的负载电路，电池模拟电路1模拟为该负载电路供电，如为便携式电子设备的工作电路供电。
当欲加载于第二输出端403的电压大于第二输出端403的电压时，电池模拟电路1处于充电过程，第二输出端403作为输入端，也即是集成运算放大电路10自第一输出端13输入电信号，此时，电池模拟电路1模拟外界电源为电池充电。
在电池模拟电路1充电或者放电过程中，若集成运算放大电路10的温度小于预定的温度值时，温度标志位15复位为高电位，第一发光二极管512截止，同时，过温保护电路52输出一高电位信号至使能端17使其置位为高电位，集成运算放大电路10正常工作。若集成运算放大电路10的温度超过预定的温度值时，温度标志位15置位为低电位，第一发光二极管512导通并发射光线，同时，过温保护电路52输出低电位信号至使能端17，使使能端17处于低电位，集成运算放大电路10停止工作，从而模拟电池在使用过程中的过温保护。
另外，在电池模拟电路1充电或者放电过程中，若集成运算放大电路10中第一输出端13的电流小于预定的电流值，电流标志位16复位为高电位，过流提示电路60中第二发光二极管602截止；若集成运算放大电路10中第一输出端13的电流超过预定的电流值，电流标志位16置位为低电位，过流提示电路60中第二发光二极管602导通并发射光线，以提示用户电池模拟电路1的输入/输出端的电流超过预定的电流值。
再次，当需要模拟不同参数的电池为便携式电子设备的工作电路供电时，例如不同电压范围与不同电流范围的电池时，通过改变电压调节电路20中可调电阻23的电阻值，即可达到改变加载于同相输入端11的电压，进而达到改变第二输出端403的电压；通过更换限流电路30中不同阻值的限流电阻301，即可达到改变加载于电流限制端14的电流，进而达到改变第二输出端403的电流。
与现有技术相比，上述电池模拟电路1在模拟电池的充电或者放电过程中，还能够依据需要方便地设置输入/输出电压以及输入/输出电流，从而使得在利用充电电池供电的工作电路进行测试时，能够在不损耗电池的同时，实现电池供电的工作电路的各项功能的测试，并且该电池模拟电路1结构更为简单。
进一步，电池模拟电路1还具有过温、过流提示与保护功能，因此在测试过程中，即使电池模拟电路1或者待测试的工作电路存在问题，也不会损坏待测的工作电路和电池模拟电路1本身，更加完善地模拟了电池的功能。

Claims (10)

1.一种电池模拟电路，其特征在于，用于在对便携式电子设备的工作电路进行测试时，替代该便携式电子设备中为工作电路供电的电池，为该便携式电子设备的工作电路供电，该电池模拟电路包括集成运算放大电路、电压调节电路、限流电路以及反馈电路，该集成运算放大电路包括同相输入端、反相输入端、第一输出端以及电流限制端，该电压调节电路电性连接于该同相输入端，该电压调节电路用于限定加载在同相输入端上的电压，该集成运算放大电路依据加载于该同相输入端上的电压控制该第一输出端的电压，该限流电路电性连接于该电流限制端用于限定加载在该电流限制端的电流，该集成运算放大电路依据加载于该电流限制端的电流控制该第一输出端的电流，该反馈电路包括反馈输入端、反馈输出端与第二输出端，该反馈输入端电性连接于该第一输出端，该反馈输出端电连接于该反相输入端，以将该第一输出端的电压反馈至该反相输入端形成负反馈电路，当欲加载于该第二输出端的电压大于第二输出端的电压时，该第二输出端作为该电池模拟电路的输入端；当欲加载于该第二输出端的电压小于该第二输出端的电压时，该第二输出端作为该电池模拟电路的输出端，为该便携式电子设备的工作电路供电。
2.根据权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于，该反馈电路包括第一反馈支路，该第一反馈支路包括依次串联于反馈输入端与地之间的第一分压电阻、第二分压电阻与第三分压电阻，该第二输出端连接在该第一分压电阻与第二分压电阻之间的节点，该第二分压电阻与第三分压电阻之间的节点作为反馈输出端。
3.根据权利要求2所述的电池模拟电路，其特征在于，该反馈电路还包括高频补偿电路，该高频补偿电路包括依次串联于该反馈输入端与反馈输出端之间的调节电阻与调节电容。
4.根据权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于，该电压调节电路包括偏置电阻、可调电阻、第四分压电阻以及稳压二极管，该偏置电阻、可调电阻与第四分压电阻依次串联于电源电压与地之间，且该可调电阻的可调端电性连接于该同相输入端，该稳压二极管的阴极电性连接于该可调电阻与该偏置电阻之间的节点，阳极接地。
5.根据权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于，该电池模拟电路还包括过温指示电路，该集成运算放大电路包括温度标志位，该温度标志位用于指示该集成运算放大电路的温度，当该集成运算放大电路的温度超于预定的温度值时，该温度标志位置位，当该集成运算放大电路的温度小于该预定的温度时，该温度标志位复位，该过温指示电路电连接于该温度标志位，当该温度标志位置位时，温度指示电路用于显示该集成运算放大电路超过该预定的温度。
6.根据权利要求5所述的电池模拟电路，其特征在于，该过温指示电路包括运算放大器与发光二极管，该发光二极管的阳极接收电源电压，该运算放大器电性连接于该温度标志位与该发光二极管的阴极端之间，该运算放大器用于对该温度标志位的电信号进行放大，以提高该温度标志位对该发光二极管的驱动能力。
7.根据权利要求5所述的电池模拟电路，其特征在于，该电池模拟电路还包括过温保护电路，该集成运算放大电路还包括使能端，该使能端用于控制该集成运算放大电路正常工作或者停止工作，该过温保护电路电性连接于该温度标志位与该使能端之间，当该温度标志位复位时，该过温保护电路控制该使能端复位，该集成运算放大电路正常工作；当该温度标志位置位时，该过温保护电路控制该使能端置位，该集成运算放大电路停止工作。
8.根据权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于，该电池模拟电路还包括过流提示电路，该集成运算放大电路还包括电流标志位，该电流标志位用于指示该集成运算放大电路输入端或者输出端的电流是否超过预定的电流值，当该集成运算放大电路的输入端或者输出端的电流超过该预定的电流值，该电流标志位置位；当该集成运算放大电路输入端或者输出端的电流小于该预定的电流值，该电流标志位复位，该过流提示电路电性连接于该电流标志位，并且当该电流标志位置位时，该过流提示电路显示该集成运算放大电路超过该预定的电流值。
9.根据权利要求8所述的电池模拟电路，其特征在于，该过流提示电路包括运算放大器与发光二极管，该发光二极管的阳极接收电源电压，该运算放大器电性连接于该电流标志位与该发光二极管的阴极端之间，该运算放大器用于对该电流标志位的电信号进行放大，以提高该电流标志位对该发光二极管的驱动能力。
10.根据权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于，该电池模拟电路还包括稳压滤波电路，该稳压滤波电路电性连接于该电池模拟电路的输入端或者输出端，用于对该电池模拟电路的输入端或者输出的电压进行稳压以及滤波。
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