CN103683348B - 具有耗电量侦测功能的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一电子装置，包括电流侦测模块、第一、第二路径开关、处理单元、第一、第二控制电路。该电流侦测模块的第一、第二端分别与外部电源接口及电池连接。第一、第二路径开关分别连接于电流侦测模块的第一端、第二端以及系统电源输入端之间。第一控制电路与该处理单元及第一路径开关电连接。第二控制电路与处理单元及第二路径开关电连接。在电子装置开启且未接入外部电源时，处理单元输出第一、第二控制信号至第一、第二控制电路，使得第一、第二控制电路分别控制第一路径开关导通和控制第二路径开关截止。此时流过电流侦测模块的电流为系统电流，处理单元根据该系统电流得到系统元件的耗电量。本发明的电子装置，可在电池供电时，侦测系统耗电。

Description

具有耗电量侦测功能的电子装置
技术领域
本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种具有耗电量侦测功能的电子装置。
背景技术
目前，电子装置例如手机、电子书、电子相框等在开机状态下，当未处于充电状态即电池处于放电状态时能对电池的剩余电量进行侦测。然而，目前的电子装置，在电子装置开启且电池放电时，只能侦测电池剩余电量而无法侦测系统元件的耗电量。从而在当前的系统元件耗电量过大，无法及时提醒用户关闭部分系统元件对应的运行程序以节省电能。此外，电子装置在处于充电状态时，只能侦测包括系统元件以及电池的整体耗电量，无法分别侦测系统工作时的耗电量以及电池充电所消耗的耗电量，即充电电流等。
发明内容
本发明提供一种具有耗电量侦测功能的电子装置，可在电池供电时，侦测系统耗电，在电池充电时，可侦测系统耗电或电池耗电，从而更方便对电子装置用电的管理。
一种具有耗电量侦测功能的电子装置，包括外部电源接口、电池以及系统电源输入端，该外部电源接口用于接入外部电源，该系统电源输入端用于接收外部电源的电压或电池电压而为电子装置的系统元件供电，该电子装置还包括一电流侦测模块、一第一路径开关、一第二路径开关、一处理单元、一第一控制电路以及一第二控制电路。该电流侦测模块包括第一端以及第二端，该第一端与外部电源接口的正极连接，第二端与电池正极连接，该电流侦测模块用于感测流过的电流并将流过的电流转换成一侦测电压。该第一路径开关连接于该电流侦测模块的第一端以及该系统电源输入端之间。该第二路径开关连接于该电流侦测模块的第二端以及该系统电源输入端之间。该处理单元包括一侦测端口、一电源侦测端，一第一侦测引脚以及第二侦测引脚，该侦测端口与该电流侦测模块连接，该电源侦测端与该外部电源接口的正极连接。该第一控制电路电连接于该第一控制引脚以及该第一路径开关之间，用于响应该第一控制引脚输出的控制信号相应的控制该第一路径开关导通或截止。该第二控制电路电连接于该第二控制引脚以及该第二路径开关之间，用于响应该第二控制引脚输出的控制信号相应的控制该第二路径开关导通或截止。其中，在电子装置开启，该处理单元侦测到外部电源接口未接入外部电源时，该处理单元控制第一控制引脚输出第一控制信号，控制第二控制引脚输出第二控制信号，该第一控制电路接收该第一控制信号而控制第一路径开关导通，该第二控制电路接收该第二控制信号而控制第二路径开关截止，从而电池的电流通过该电流侦测模块、该导通的第一路径开关以及系统电源输入端而为系统元件供电，处理单元通过侦测端口获得电流侦测模块转换的侦测电压，并根据该侦测电压得到系统元件的耗电量。
本发明的具有耗电量侦测功能的电子装置，可在电池供电时，侦测系统耗电从而更方便对电子装置用电的管理。
附图说明
图1为本发明第一实施方式中具有耗电量侦测功能的电子装置的功能模块图。
图2为本发明第一实施方式中具有耗电量侦测功能的电子装置的具体电路图。
主要元件符号说明
电子装置 100
外部电源接口 10
电池 20
处理单元 30
电流侦测模块 40
第一路径开关 50
第二路径开关 60
第一控制电路 70
第二控制电路 80
系统电源输入端 Vsystem
第一端 401
第二端 402
侦测端口 301
第一控制引脚 C1
第二控制引脚 C2
充电路径开关 90
电阻 R1～R8
PNP三极管 Q1、Q2 、Q5
NPN三极管 Q3、Q4
侦测引脚 D1、D2
电源侦测引脚 P1
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，为一具有耗电量侦测功能的电子装置100（以下称为：电子装置100）的功能模块图。该电子装置100包括外部电源接口10、电池20、处理单元30、电流侦测模块40、第一路径开关50、第二路径开关60、第一控制电路70、第二控制电路80以及一系统电源输入端Vsystem。
该外部电源接口10用于接入外部电源，例如USB电源、市电适配器等。相应的，该外部电源接口10可包括USB接口、市电适配器接口中的至少一个。
该系统电源输入端Vsystem用于在外部电源接口10接入外部电源时，接收外部电源的电压而为电子装置100中的系统元件（图中未示）供电，在外部电源接口10未接入外部电源时，接收电池20的电压为电子装置100中的系统元件供电。其中，该系统元件包括软件程序以及硬件元件，例如处理器、存储器、显示屏等硬件以及浏览器、阅读器等软件。
该电流侦测模块40包括第一端401以及第二端402，该电流侦测模块40的第一端与外部电源接口10的正极（图中未示）电连接，第二端与电池20的正极Vbat电连接，该电流侦测模块40用于侦测流过的电流并将该电流转换成一侦测电压。该第一路径开关50连接于该电流侦测模块40的第一端以及该系统电源输入端Vsystem之间。该第二路径开关50连接于该电流侦测模块40的第二端以及该系统电源输入端Vsystem之间。
该处理单元30包括一侦测端口301与该电流侦测模块40连接，处理单元30通过该侦测端口301获取该侦测电压。该处理单元30还包括一第一控制引脚C1以及第二控制引脚C2。
该第一控制电路70电连接于该第一控制引脚C1以及该第一路径开关40之间，用于响应该第一控制引脚C1输出的控制信号相应的控制该第一路径开关导通或截止。
该第二控制电路80电连接于该第二控制引脚C2以及该第二路径开关50之间，用于响应该第二控制引脚C2输出的控制信号相应的控制该第二路径开关50导通或截止。
其中，在电子装置100开启后，该处理单元30侦测外部电源接口10未接入外部电源时，该处理单元30控制第一控制引脚C1输出第一控制信号，控制第二控制引脚C2输出第二控制信号。该第一控制电路70接收该第一控制信号而控制第一路径开关50导通，该第二控制电路80接收该第二控制信号而控制第二路径开关60截止。从而电池20、电流侦测模块40、该导通的第一路径开关50以及该系统电源输入端Vsystem构成一电流回路，电池20的电流通过该电流侦测模块40、该导通的第一路径开关50以及系统电源输入端Vsystem而为系统元件供电。
其中，该处理单元30还包括一电源侦测引脚P1与该外部电源接口10的正极连接，该处理单元30判断该电源侦测引脚P1处于高电平时，判断该外部电源接口10接入了外部电源，否则判断该外部电源接口10未接入外部电源。
从而，流过该电流侦测模块40的电流即为电池20提供给系统元件的电流，处理单元30通过侦测端口301获得电流侦测模块40转换的侦测电压，从而即可得到系统元件的耗电量，此时系统元件的耗电量即为电池20的输出量。
在电子装置100开启后，当处理单元30侦测到外部电源接口10接入外部电源为电池20充电时，处理单元30默认控制第一控制引脚C1输出第二控制信号，控制第二控制引脚C2输出第一控制信号。该第一控制电路70接收该第二控制信号而控制第一路径开关50截止，该第二控制电路80接收该第一控制信号而控制第二路径开关60导通。从而从外部电源接口10接入的外部电源的电流流过该电流侦测模块40后，分别流至电池20为电池充电以及通过系统电源输入端Vsystem而为系统元件供电。从而，此时电流侦测模块40侦测的电流为系统元件的电流以及为电池20充电的总电流。处理单元30通过侦测端口301获得电流侦测模块40转换的侦测电压确定该总电流，并根据该总电流得到系统元件以及电池20的耗电量。其中，系统元件的耗电量指，系统元件工作过程中消耗的电量，电池20的耗电量指电池20充电过程中所消耗的电量，也即充电速度、充电状态等。
在电子装置100开启且处于充电状态下，当处理单元30响应用户查询电池20充电状态的操作时，切换该第一控制引脚C1输出第一控制信号，控制第二控制引脚C2输出第二控制信号，如前所述，此时，第一路径开关50导通，第二路径开关60截止。从外部电源接口10接入的外部电源的电流的一部分直接通过系统电源输入端Vsystem而为系统元件供电，另一部分流过该电流侦测模块40后流至电池20为电池充电。从而，此时流过电流侦测模块40的电流仅仅为电池20的充电电流。处理单元30通过侦测端口301获得电流侦测模块40转换的侦测电压，并根据该侦测电压获得该电池的充电电流，从而即可得到电池20的充电状态。例如充电速度等。其中，该用户查询电池20充电状态的操作可为通过菜单选项选择或通过特定按键来完成。
电子装置100开启且处于充电状态下，当处理单元30响应用户的查询电子装置100系统元件的耗电状态时，该处理单元30根据如前所述的方式先获得系统元件以及电池20的总电流，然后获得该电池20的充电电流，然后用获得的系统元件以及电池20的总电流减去电池20的充电电流，从而得到提供给系统元件的电流，从而进一步获得该系统元件的耗电状态。该用户查询电子装置100系统元件的耗电状态的操作同样可通过菜单选项选择或通过特定按键来完成。
其中，在本实施方式中，该外部电源接口10与电流侦测模块40之间还包括一充电路径开关90，该充电路径开关90在该外部电源接口10接入外部电源时导通，在该外部电源接口10未接入外部电源时截止。
从而，本发明的具有耗电量侦测功能的电子装置100可在电池供电状态下单独获得系统元件的耗电，在充电状态下可根据需要获得系统元件的耗电或电池的充电状态。
请参阅图2，为本发明一实施方式中具有耗电量侦测功能的电子装置100的具体电路图。具体的，该电流侦测模块40为一电阻R1，该电流侦测模块40的第一端401以及第二端402分别为电阻R1的第一端401以及第二端402。该第一路径开关50包括一PNP三极管Q1以及一电阻R2，该电阻R2连接于该PNP三极管Q1的基极与发射极之间，该PNP三极管Q1的发射极还与电阻R1的第一端401连接，该PNP三极管Q1的集电极与该系统电源输入端Vsystem连接。该第二路径开关60包括一PNP三极管Q2以及一电阻R3，该电阻R3连接于该PNP三极管Q2的发射极以及基极之间。该PNP三极管Q2集电极同样与该系统电源输入端Vsystem连接。
该第一控制电路70包括一NPN三极管Q3以及电阻R4、R5，该NPN三极管Q3的基极与该处理单元30的第一控制引脚C1电连接，同时，该NPN三极管Q3的基极还通过电阻R4接地，该NPN三极管Q3的发射极通过电阻R5接地，集电极与该PNP三极管Q1的基极电连接。
该第二控制电路80包括一NPN三极管Q4以及电阻R6、R7，该NPN三极管Q4的基极与该处理单元30的第二控制引脚C2电连接，同时该NPN三极管Q4的基极还通过电阻R6与电池的正电压Vbat连接。该NPN三极管Q4的发射极接地，集电极与该PNP三极管Q2的基极电连接。
在本实施方式中，该处理单元30输出的第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号。
如前所述，在电子装置100开启后，该处理单元30侦测外部电源接口10未接入外部电源时，或者电子装置100开启且外部电源接口10接入外部电源且处理单元30响应用户的查询电池20充电状态的操作时，该处理单元30控制第一控制引脚C1输出第一控制信号，控制第二控制引脚C2输出第二控制信号。
由于该第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号，该NPN三极管Q3导通，该NP三极管Q1的基极通过该导通的NPN三极管Q3接地，从而PNP三极管Q1导通，即该第一路径开关50导通。同时，该NPN三极管Q4截止，该PNP三极管Q2的基极通过电阻R3与电池20的正极Vbat连接而获得一高电平，从而PNP三极管Q2截止，即第二路径开关50截止。从而，电池20的电流经由该电阻R1、该导通的PNP三极管Q1提供给该系统电源输入端Vsystem而为系统元件供电。
而当在电子装置100开启，处理单元100侦测到外部电源接口10接入外部电源为电池20充电时，如前所述，处理单元100控制第一控制引脚C1输出第二控制信号，控制第二控制引脚C2输出第一控制信号。由于该第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号，因此该NPN三极管Q4导通，该PNP三极管Q2的基极通过该导通的NPN三极管Q4接地，从而PNP三极管Q2导通，即该第二路径开关60导通。同时，该NPN三极管Q3截止，该PNP三极管Q1的基极通过电阻R2与接入了外部电源的外部电源接口10连接而获得一高电平，从而PNP三极管Q1截止，即第一路径开关50截止。从而，外部电源的电流流过该电阻R1后，部分给电池20充电，部分通过该导通的PNP三极管Q2提供给该系统电源输入端Vsystem而为系统元件供电。
在该具体电路中，该处理单元30的侦测端口301包括两个侦测引脚D1、D2，该两个侦测引脚D1、D2分别与电阻R1的第一端401以及第二端402连接。从而，处理单元30的侦测端口301获得的侦测电压即为该电阻R1两端的电压差。在本实施方式中，该处理单元30还存储有该电阻R1的电阻值以及一对应关系表，该对应关系比表定义了多个电流与耗电量/充电状态的对应关系。所述处理单元30获得该侦测电压后，根据该侦测电压以及电阻R1的电阻值计算得到流过电阻R1的电流，并根据该对应关系表确定该电流对应的耗电量/充电状态。本发明中，该耗电量/充电状态包括系统元件的耗电量、电池的输出量、充电状态等。此外，在电子装置100开启且处于充电状态下，当处理单元30响应用户的查询电子装置100系统元件的耗电状态时，用获得的系统元件以及电池20的总电流减去电池20的充电电流，从而得到提供给系统元件的电流，然后根据对应关系表确定该电流对应的该系统元件的耗电量。
其中，该充电路径开关90包括一PNP三极管Q5以及一电阻R8，该电阻R8连接于该PNP三极管Q5的基极以及地之间，该PNP三极管Q5的发射极与该外部电源接口10的正极连接，该PNP三极管Q5的集电极与该电阻R1的第一端401连接。从而，当外部电源接口10接入外部电源时，该PNP三极管Q5的发射极获得一高电平，而由于该PNP三极管Q5的基极通过该电阻R8接地而处于低电平，从而使得该PNP三极管Q5导通。当外部电源接口10未接入外部电源时，该PNP三极管Q5的发射极未处于高电平，从而PNP三极管Q5的发射极与基极之间不具有电压差，从而使得该PNP三极管Q5截止。
其中，在本实施方式中，当电子装置100关机时，该处理单元30不输出任何控制信号。该PNP三极管Q1、Q2、该电阻R1以及电池20构成一回路，使得该PNP三极管Q1、Q2均导通，从而维持为系统元件的供电，例如为时钟单元（图中未示）供电，使电子装置100关机时，时间一直处于同步状态。
其中，在其他实施方式中，该些PNP三极管可为PMOS管代替，该些NPN三极管可为NMOS管代替。
其中，该电子装置100可为手机、电子相框、数码相机、电子书等具有电池且需要提示电池电量以及系统耗电量的装置。
本发明的具有耗电量侦测功能的电子装置100可在电池供电状态下单独获得系统元件的耗电，在充电状态下可根据需要获得系统元件的耗电或电池的充电状态。

Claims (16)

1.一种具有耗电量侦测功能的电子装置，包括外部电源接口、电池以及系统电源输入端，该外部电源接口用于接入外部电源，该系统电源输入端用于接收外部电源的电压或电池电压而为电子装置的系统元件供电，其特征在于，该电子装置还包括：
一电流侦测模块，包括第一端以及第二端，该第一端与外部电源接口的正极连接，第二端与电池正极连接，该电流侦测模块用于感测流过的电流得到一电流，并将电流转换成一侦测电压；
一第一路径开关，连接于该电流侦测模块的第一端以及该系统电源输入端之间；
一第二路径开关，连接于该电流侦测模块的第二端以及该系统电源输入端之间；
一处理单元，包括一侦测端口、一第一控制引脚以及第二控制引脚，该侦测端口与该电流侦测模块连接；
一第一控制电路，电连接于该第一控制引脚以及该第一路径开关之间，用于响应该第一控制引脚输出的控制信号相应的控制该第一路径开关导通或截止；
一第二控制电路，电连接于该第二控制引脚以及该第二路径开关之间，用于响应该第二控制引脚输出的控制信号相应的控制该第二路径开关导通或截止；
其中，在电子装置开启，该处理单元侦测到外部电源接口未接入外部电源时，该处理单元控制第一控制引脚输出第一控制信号，控制第二控制引脚输出第二控制信号，该第一控制电路接收该第一控制信号而控制第一路径开关导通，该第二控制电路接收该第二控制信号而控制第二路径开关截止，从而电池的电流通过该电流侦测模块、该导通的第一路径开关以及系统电源输入端而为系统元件供电，处理单元通过侦测端口获得电流侦测模块转换的侦测电压，并根据该侦测电压得到该流过电流侦测模块的电流，然后根据该电流得到系统元件的耗电量。
2.如权利要求1所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，在当电子装置开启时，处理单元侦测到外部电源接口接入外部电源为电池充电时，处理单元默认控制第一控制引脚输出第二控制信号，控制第二控制引脚输出第一控制信号；该第一控制电路接收该第二控制信号而控制第一路径开关截止，该第二控制电路接收该第一控制信号而控制第二路径开关导通，从而从外部电源接口接入的外部电源的电流流过该电流侦测模块后，分别流至电池为电池充电以及通过系统电源输入端而为系统元件供电，此时电流侦测模块侦测的电流为系统元件的电流以及为电池充电的总电流，处理单元通过侦测端口获得电流侦测模块转换的侦测电压，并根据该侦测电压获得该总电流，然后根据该总电流得到系统元件以及电池的总耗电量。
3.如权利要求2所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，在电子装置开启且处于充电状态时，该处理单元还响应用户查询电池充电状态的操作切换控制该第一控制引脚输出第一控制信号，控制第二控制引脚输出第二控制信号，此时，第一路径开关导通，第二路径开关截止，从外部电源接口接入的外部电源的电流的一部分直接通过系统电源输入端而为系统元件供电，另一部分流过该电流侦测模块后流至电池为电池充电，此时流过电流侦测模块的电流仅仅为电池的充电电流，处理单元通过侦测端口获得电流侦测模块转换的侦测电压，并根据该侦测电压得到电池的充电电流，然后得到电池的充电状态。
4.如权利要求3所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，在电子装置开启且处于充电状态时，处理单元还响应用户的查询电子装置系统元件的耗电状态，先控制第一控制引脚输出第二控制信号，控制第二控制引脚输出第一控制信号，获得系统元件以及电池的总电流，然后控制该第一控制引脚输出第一控制信号，控制第二控制引脚输出第二控制信号，获得该电池的充电电流，然后用获得的系统元件以及电池的总电流减去电池的充电电流，从而得到提供给系统元件的电流，从而进一步根据该电流确定该系统元件的耗电量。
5.如权利要求4所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该用户查询电池充电状态以及系统元件的耗电状态的操作通过菜单选项选择或通过特定按键来完成。
6.如权利要求4所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该处理单元存储一对应关系表以及该电流侦测模块的电阻值，该对应关系表定义了电流值与耗电量/充电状态的对应关系，该处理单元获得该侦测电压后，根据电流侦测模块的电阻值以及该侦测电压计算得到电流值，并根据该对应关系表确定电流值对应的耗电量/充电状态。
7.如权利要求2所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该电流侦测模块包括一第一电阻，该第一电阻的第一端与外部电源接口的正极连接，第二端与电池正极连接，该第一电阻两端的电压差即为该侦测电压。
8.如权利要求7所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该第一路径开关包括一第一PNP三极管以及一第二电阻，该第二电阻连接于该第一PNP三极管的基极与发射极之间，该第一PNP三极管的发射极还与第一电阻的第一端连接，该第一PNP三极管的集电极与该系统电源输入端连接；该第二路径开关包括一第二PNP三极管以及一第三电阻，该第三电阻连接于该第二PNP三极管的发射极以及基极之间，该第二PNP三极管的集电极同样与该系统电源输入端连接。
9.如权利要求8所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该第一控制电路包括一第三NPN三极管以及第四、第五电阻，该第三NPN三极管的基极与该处理单元的第一控制引脚电连接，同时，该第三NPN三极管的基极还通过第四电阻接地，该第三NPN三极管的发射极通过第五电阻接地，集电极与该第一PNP三极管的基极电连接；该第二控制电路包括一第四NPN三极管以及第六、第七电阻，该第四NPN三极管的基极与该处理单元的第二控制引脚电连接，同时该第四NPN三极管的基极还通过第六电阻与电池的正极连接，该第四NPN三极管的发射极接地，集电极与该第二PNP三极管的基极电连接。
10.如权利要求9所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号；当所述处理单元控制第一控制引脚输出第一控制信号，控制第二控制引脚输出第二控制信号时，该第三NPN三极管导通，从而第一PNP三极管的基极通过该导通的第三NPN三极管接地，从而第一PNP三极管导通，同时，该第四NPN三极管截止，该第二PNP三极管的基极通过第三电阻与电池的正极连接而获得一高电平，从而第二PNP三极管截止；当处理单元控制第一控制引脚输出第二控制信号，控制第二控制引脚输出第一控制信号时，该第四NPN三极管导通，第三NPN三极管截止，从而第二PNP三极管的基极通过该导通的第四NPN三极管接地，从而第二PNP三极管相应导通，该第一PNP三极管的基极通过第二电阻与接入了外部电源的外部电源接口连接而获得一高电平，从而第一PNP三极管相应截止。
11.如权利要求7所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该处理单元的侦测端口包括两个侦测引脚，该两个侦测引脚分别与第一电阻的第一端以及第二端连接，从而获得作为侦测电压的该第一电阻两端的电压差。
12.如权利要求11所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该处理单元还存储有该第一电阻的电阻值以及一对应关系表，该对应关系表定义了电流值与耗电量的对应关系，该处理单元获得该侦测电压后，根据该侦测电压以及电阻值计算得到电流值，并根据该对应关系表确定电流值对应的耗电量。
13.如权利要求1所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括一充电路径开关，该充电路径开关包括一第三PNP三极管以及一第八电阻，该第八电阻连接于该第三PNP三极管的基极以及地之间，该第三PNP三极管的发射极与该外部电源接口的正极连接，该第三PNP三极管的集电极与该电流侦测模块的第一端连接。
14.如权利要求2所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该处理单元还包括一电源侦测引脚，该电源侦测引脚与该外部电源接口的正极连接，该处理单元判断该电源侦测引脚处于高电平时，判断该外部电源接口接入了外部电源，否则判断该外部电源接口未接入外部电源。
15.如权利要求1所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该电子装置为手机、电子相框、数码相机、电子书中的一种。
16.如权利要求1所述的具有耗电量侦测功能的电子装置，其特征在于，该外部电源接口包括USB接口、市电适配器接口中的至少一个。
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