CN104198870A - 一种电池充电过温保护的调试装置、电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池充电过温保护的调试装置、电路及方法，由调试装置中的第一变阻器、第二变阻器和电池内部的NTC电阻串联；第一比较器、第二比较器对调试装置输出的分压信号与基准电压进行比较，判断该调试分压信号是否处于由第一基准电压与第二基准电压限定的电压范围之内，来确定电池的温度是否处于由第一阈值与第二阈值限定的温度保护范围之内。本发明能够简化繁杂步骤，减少调试时间，有效加快项目进度。

Description

一种电池充电过温保护的调试装置、电路及方法

技术领域

本发明涉及电池控制领域，特别涉及一种电池充电过温保护的调试装置、电路及方法。

背景技术

手机设计过程中，对电池的保护很重要，如电池充电电流的设置，电池温度保护，电池过放保护等。这不仅是对电池的一种保护，也是对手机使用者安全的一种保护。

当前电池过温保护电路，主要包括分压模块、ADC（模数转换）采样模块、电压比较模块、开关保护模块。电池内部的NTC（负温度系数）电阻和外部电阻所组成分压模块，其中NTC电阻分得的电压被ADC采样模块采样，然后与内部的电压比较模块比较，当采集的电压超出电压比较模块中两个比较器的基准电压时，控制开关保护模块关闭，从而停止充电，使电池温度自然降低。

但是目前在手机电池调试过程中的一些项目较为繁琐：外部电阻要由技术人员手动更换，在主板上需频繁地焊接和取下外部电阻；若电阻在屏蔽罩内，还需取屏蔽罩，操作复杂。此外，调试过程中电阻阻值大小不易控制，很难找到平衡点。因此，现有技术进行调试的时间长，不利于项目进度，而且调试过程中还有可能增加主板报废率，可以说是浪费人力物力。

发明内容

本发明提供一种电池充电过温保护的调试装置、电路及方法，旨在重点简化手机设计者在电池温度保护调试过程中繁杂的步骤，减少调试时间，加快项目进度。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种电池充电过温保护的调试装置，所述调试装置中的第一变阻器、第二变阻器和电池内部的NTC电阻串联；

第一比较器、第二比较器分别与所述调试装置电路连接，以获取其输出的调试分压信号，来判断该调试分压信号是否处于由一个第一基准电压与一个第二基准电压限定的电压范围之内，进而能够相应地确定电池的温度是否处于由一个第一阈值与一个第二阈值限定的温度保护范围之内；

其中，所述第一比较器对所述调试分压信号与所述第一基准电压比较的结果，用以表示电池的温度是否高于第一阈值；所述第二比较器对所述调试分压信号与所述第二基准电压比较的结果，用以表示电池的温度是否低于第二阈值。

优选地，设置所述第一比较器和第二比较器的一个主板上，包含：

第一测试引脚，其与所述调试装置电路连接来向其输送参考电压；

第二测试引脚，其与所述调试装置电路连接，来获取该调试装置对参考电压分压后获得的所述调试分压信号，并向分别与该第二测试引脚电路连接的所述第一比较器和第二比较器发送。

优选地，所述调试装置进一步包含：

第一引线，连接了第一变阻器的第一端和所述主板上的第一测试引脚；

第二引线，连接了第一变阻器的第二端与第二变阻器的第一端的串联点，和所述主板上的第二测试引脚；

第三引线，连接了第二变阻器的第二端和电池内部的NTC电阻的第一端。

优选地，所述主板上设有一参考电压生成模块，其有一个输出端通过第一测试引脚电路连接至调试装置，向其输出参考电压用以分压来得到调试分压信号；

所述参考电压生成模块的另一个输出端与相串联的若干比较电阻电路连接并提供参考电压，由其中一些比较电阻对参考电压分压得到第一基准电压后输送至第一比较器，由其中另一些比较电阻对参考电压分压后得到第二基准电压后输送至第二比较器。

优选地，所述主板上，设有串联的第一比较电阻、第二比较电阻和第三比较电阻；

其中，第一比较电阻的第一端连接至所述参考电压生成模块；

第一比较电阻的第二端和第二比较电阻的第一端的串联点，连接至第一比较器的正极输入端，来输送第一基准电压；

第二比较电阻第二端和第三比较电阻第一端的串联点，连接至第二比较器的负极输入端，来输送第二基准电压；第三比较电阻的第二端接地；

所述第一比较器的负极输入端和所述第二比较器的正极输入端，分别连接至所述第二测试引脚，以获取所述调试分压信号用来进行电压比较。

优选地，由一个CPU处理器根据第一比较器和第二比较器输出的电压比较结果及其与温度保护范围的关系进行判断后得到相应的指令，来控制一个开关保护模块中连接至所述电池的开关导通或断开，使该电池继续充电或停止充电。

优选地，通过与电池连接的实验仪器，监测电池是否充电，来判断电池温度是否处于温度保护范围之内。

优选地，对由串联的第一变阻器、第二变阻器和NTC电阻构成的分压模块分压后获得的电压，分别由两个ADC采样模块采样后，对应输送至第一比较器和第二比较器。

本发明的另一个技术方案是提供一种电池充电过温保护的电路，其中包含：

分压模块，由调试装置中的第一变阻器、第二变阻器和电池内部的NTC电阻串联形成，用以对参考电压进行分压；

ADC采样模块，其电路连接所述分压模块，并对分压模块分压所得的电压进行采样，获得电压采样信号；

电压比较模块，其电路连接所述ADC采样模块，并由设置的若干比较器，将电压采样信号与由参考电压另外分压后获得的若干基准电压信号进行相应比较；

开关保护模块，其电路连接所述电压比较模块，并根据各比较器输出的电压比较结果所对应的温度保护范围，得到在电池温度超出温度保护范围时控制电池停止充电的开关断开信号，以及在电池温度处于温度保护范围之内时控制电池继续充电的开关导通信号。

本发明的又一个技术方案是提供一种电池充电过温保护的方法，其中包含以下过程：

S1、将一个独立的调试装置分别与电池及主板电路连接，其中：

使调试装置的第一变阻器、第二变阻器与电池内部的NTC电阻串联；

使调试装置电路连接主板上的第一测试引脚，来获取参考电压进行分压后得到调试分压信号；

使调试装置电路连接主板上的第二测试引脚，来向主板上的第一比较器和第二比较器分别输送所述调试分压信号；

S2、调整第一变阻器、第二变阻器的阻值，使调整后的阻值能够由一个低温电阻与一个高温电阻的运算公式来表示；所述低温电阻的阻值表示所述NTC电阻在一个第一阈值时的阻值，所述高温电阻的阻值表示所述NTC电阻在一个第二阈值时的阻值；

S3、主板上的第一比较器对所述调试分压信号与一个第一基准电压比较的结果，用以表示电池的温度是否高于第一阈值；主板上的第二比较器对所述调试分压信号与一个第二基准电压比较的结果，用以表示电池的温度是否低于第二阈值；所述第一基准电压和第二基准电压，是分别对参考电压分压后得到的；

S4、CPU处理器根据第一比较器和第二比较器输出的电压比较结果及其与温度保护范围的关系进行判断后得到相应的指令，来控制一个开关保护模块中连接至所述电池的开关导通或断开，使该电池继续充电或停止充电；

所述关系为通过判断调试分压信号是否处于由第一基准电压与第二基准电压限定的电压范围之内，能够相应地判断电池的温度是否处于由第一阈值与第二阈值限定的温度保护范围之内；

S5、通过与电池连接的实验仪器监测电池是否充电，来判断电池温度是否处于温度保护范围之内。

与现有技术相比，本发明提供的电池过温保护的调试装置、电路及方法，其优点在于：

现有技术中，由NTC电阻的高温电阻和低温电阻推算出的阻值，来选择相应的两个固定电阻，将其焊接至主板上实现电池温度保护的调试；由于推算值往往不是整数，难以有正好阻值的电阻与之匹配，因此，调试时推算值仅能作为参考。通常就需要多次从主板上拆卸固定电阻进行更换，时间慢且容易弄坏主板，而且这个调试环境会在高低温箱中进行，而这也需要不停地调节高低温箱的温度，这也是一个漫长的过程。

与之相比，本发明将分压模块中的外部电阻组合形成一个整体的调试装置，由变阻器代替固定阻值的电阻，从而可以选择设定范围内电阻的任意阻值来进行分压控制，而不是只有几个固定阻值可供调试；而在主板上只需要对应增加两个测试引脚，并不会占用主板很大的空间。使用本发明中的调试装置，无需更换电阻，且高低温箱调试好后，无需再调节高低温箱的温度。因此，本发明可以适用于所有手机或类似设备中电池温度保护调试，能够简化繁杂步骤，减少调试时间，有效加快项目进度。

附图说明

图1是电池过温保护电路的模块关系示意图；

图2是本发明中所述调试装置的结构及其与其他模块连接关系的示意图；

图3是本发明所述电池充电过温保护方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

本发明所述电池充电过温保护的调试装置（以下简称为调试装置），适用于手机或其他设备的电池过温保护电路。

如图1所示，该电池过温保护电路中包含：分压模块20，ADC采样模块30，电压比较模块40，开关保护模块50。其中，分压模块20包含电池10内部的NTC电阻11，和与该NTC电阻11串联的外部电阻；ADC采样模块30，其电路连接所述分压模块20，对NTC电阻11和/或外部电阻分压所得的电压进行采样，获得电压采样信号；电压比较模块40，其电路连接所述ADC采样模块30，由设置的若干比较器对电压采样信号与基准电压信号进行相应比较；开关保护模块50，其电路连接所述电压比较模块40，并根据比较器输出的比较结果，得到控制电池10继续充电或停止充电的开关信号。

如图2所示，本发明提供的调试装置60为独立设置的器件，其中包含串联的第一变阻器21和第二变阻器22，其与电池10内部的NTC电阻11一起，构成了所述分压模块20。所述调试装置60表面设置了用以调节各个变阻器阻值的对应按钮。

从所述调试装置60的内部，向外引出了三个引线，包含：

第一引线31，用于连接第一变阻器21的第一端，和一主板70上的第一测试引脚71；

第二引线32，用于连接第一变阻器21第二端与第二变阻器22第一端的串联点，和所述主板70上的第二测试引脚72；

第三引线33，用于连接第二变阻器22的第二端，和电池10内部的NTC电阻11的第一端。该NTC电阻11的第二端接地。

与调试装置60电路连接的所述主板70上，设有一参考电压生成模块80，其能够输出参考电压来供给调试装置和比较器，用于后续电压比较。该参考电压生成模块80有一个输出端连接至第一测试引脚71，进而与调试装置60的第一变阻器21的第一端电路连接，由分压模块20进行分压；另一个输出端连接了相串联的若干个比较电阻，经由这些比较电阻对参考电压分压后输送至所述电压比较模块40的若干比较器。

具体的，设有串联的第一比较电阻81、第二比较电阻82和第三比较电阻83；第一比较电阻81的第一端连接至所述参考电压生成模块80；第一比较电阻81第二端和第二比较电阻82第一端的串联点连接至第一比较器41的正极输入端；第二比较电阻82第二端和第三比较电阻83第一端的串联点连接至第二比较器42的负极输入端；第三比较电阻83的第二端接地。 

所述第一比较器41的负极输入端和所述第二比较器42的正极输入端，分别连接至所述主板70上的第二测试引脚72；即是说，该第二测试引脚72作为采样点，电路连接了所述调试装置60中第一变阻器21和第二变阻器22的串联点，用来从调试装置60获得调试分压信号，并分别输出至所述第一比较器41的负极输入端以及所述第二比较器42的正极输入端。

本发明所述的第一比较器41和第二比较器42，是所述主板70上芯片内部设置的比较器，能够从电压的大小来体现温度的大小。其中，第一比较器41对调试装置60提供的调试分压信号和经由第一比较电阻81分压后获得的第一基准电压进行比较，其输出的比较结果用以表示电池10温度是否高于第一阈值；第二比较器42对所述调试分压信号和经由第一比较电阻81和第二比较电阻82分压后获得的第二基准电压进行比较，其输出的比较结果用以表示电池10温度是否低于第二阈值。电池10的温度保护范围，即为所述的第一阈值和第二阈值之间。

本发明在图2提供的一个示例中，将第一阈值设为0℃，第二阈值设为40℃；假设一高温电阻R_HOT为电池10内部的NTC电阻11在第二阈值40℃时的阻值，一低温电阻R_COLD为该NTC电阻11在第一阈值0℃时的阻值。则，为了实现对电池10的正确温度保护，调试后第一变阻器21和第二变阻器22的阻值应当满足下式：

R21 =（R_COLD - 4.5×R_HOT）/3.5；

R22 =（R_COLD + R12）/3。

上述示例中，为了使电压比较的结果与上述的第一阈值、第二阈值相匹配，相应地将第一基准电压的数值设为参考电压的75%，第二基准电压的数值设为参考电压的40%。实际应用中，技术人员可以通过选择相应阻值的比较电阻，来控制各基准电压的数值。

此外，上文中提及的第一阈值和第二阈值的数值仅作为示例，一些不同的示例中，第一阈值可以是-10℃、-5℃、0℃、5℃中的任意一项；第二阈值可以是40℃、45℃、50℃、55℃中的任意一项。这些阈值的数值在实际应用中是与主板70上设置了比较器的芯片的相应参数有关，可以在芯片中通过软件调整或者通过使用其他的芯片，来改变第一阈值和第二阈值的具体数值。并且，技术人员可以理解到，通过设置更多数量的比较电阻及对应的比较器，可以进一步划分出与上例中不同的温度保护范围。

而各比较电阻的阻值、各变阻器调整后的数值及其与高温电阻、低温电阻的阻值的关系公式等等，也都会根据温度阈值的不同而有相应的变化调整，这些参数并不受上文所述示例中的具体参数限制。一般第一变阻器21、第二变阻器22调整后的阻值，会处在1K欧姆到十几K欧姆的范围之内，因此，选用阻值可调范围在0到999K欧姆的变阻器作为第一变阻器21及第二变阻器22可以满足实际的应用需要。

此外，可以是由主板70上的芯片将各ADC采样模块30设置到对应的各比较器内；本发明中各个比较器输出的电压比较结果将发送至CPU处理器，由CPU处理器根据电压比较结果与温度保护范围的关系进行判断后得到相应的指令，以便控制开关保护模块50的开关导通或断开，使电池10继续充电或停止充电。

在实际的调试过程中，对于电池10温度保护是否起效，具体是通过电池10中是否继续充电来判断的，而后者是能够由连接至电池10的实验仪器来监测的。通过第一、第二比较器41、42进行电压比较时，若调试装置60输出的调试分压信号超出了由第一基准电压和第二基准电压限定的电压范围时，则表示电池10的温度超过了由第一阈值和第二阈值限定的温度范围，CPU处理器将控制开关保护模块50的开关断开，使电池10停止充电，电池10温度会自然降低。

如图3所示，本发明提供一种电池充电过温保护的方法，其中包含以下过程：

S1、将一个独立的调试装置60分别与电池10及主板70电路连接；

S2、调整第一变阻器21、第二变阻器22的阻值，使调整后的阻值与由低温电阻及高温电阻的运算公式相匹配；

S3、第一比较器41、第二比较器42对调试装置60获得的调试分压信号与第一基准电压、第二基准电压进行比较，

当判断调试分压信号是否处于由第一基准电压与第二基准电压限定的电压范围之内时，能够相应地判断电池10的温度是否处于由第一阈值与第二阈值限定的温度保护范围之内；

S4、CPU处理器根据第一比较器41和第二比较器42输出的电压比较结果及其与温度保护范围的关系进行判断后得到相应的指令，来控制开关保护模块中连接至所述电池10的开关导通或断开，使该电池10继续充电或停止充电；

S5、通过与电池10连接的实验仪器监测电池10是否充电，来判断电池10温度是否处于温度保护范围之内。

综上所述，本发明将分压模块20中的外部电阻组合形成一个整体的调试装置60，由变阻器代替固定阻值的电阻，从而可以选择设定范围内电阻的任意阻值来进行分压控制，而不是只有几个固定阻值可供调试；而在主板70上只需要对应增加两个测试引脚，并不会占用主板70很大的空间。本发明适用于所有手机或类似设备中电池温度保护调试，能够简化繁杂步骤，减少调试时间，有效加快项目进度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电池充电过温保护的调试装置，其特征在于， 

调试装置（60）中的第一变阻器（21）、第二变阻器（22）和电池（10）内部的NTC电阻（11）串联；

第一比较器（41）、第二比较器（42）分别与所述调试装置（60）电路连接，以获取其输出的调试分压信号，来判断该调试分压信号是否处于由一个第一基准电压与一个第二基准电压限定的电压范围之内，进而能够相应地确定电池（10）的温度是否处于由一个第一阈值与一个第二阈值限定的温度保护范围之内；

其中，所述第一比较器（41）对所述调试分压信号与所述第一基准电压比较的结果，用以表示电池（10）的温度是否高于第一阈值；所述第二比较器（42）对所述调试分压信号与所述第二基准电压比较的结果，用以表示电池（10）的温度是否低于第二阈值。

2.如权利要求1所述的调试装置，其特征在于，

设置所述第一比较器（41）和第二比较器（42）的一个主板（70）上，包含：

第一测试引脚（71），其与所述调试装置（60）电路连接来向其输送参考电压；

第二测试引脚（72），其与所述调试装置（60）电路连接，来获取该调试装置（60）对参考电压分压后获得的所述调试分压信号，并向分别与该第二测试引脚（72）电路连接的所述第一比较器（41）和第二比较器（42）发送。

3.如权利要求2所述的调试装置，其特征在于，

所述调试装置（60）进一步包含：

第一引线（31），连接了第一变阻器（21）的第一端和所述主板（70）上的第一测试引脚；

第二引线（32），连接了第一变阻器（21）的第二端与第二变阻器（22）的第一端的串联点，和所述主板（70）上的第二测试引脚；

第三引线（33），连接了第二变阻器（22）的第二端和电池（10）内部的NTC电阻（11）的第一端。

4.如权利要求3所述的调试装置，其特征在于，

所述主板（70）上设有一参考电压生成模块（80），其有一个输出端通过第一测试引脚（71）电路连接至调试装置（60），向其输出参考电压用以分压来得到调试分压信号；

所述参考电压生成模块（80）的另一个输出端与相串联的若干比较电阻电路连接并提供参考电压，由其中一些比较电阻对参考电压分压得到第一基准电压后输送至第一比较器（41），由其中另一些比较电阻对参考电压分压后得到第二基准电压后输送至第二比较器（42）。

5.如权利要求4所述的调试装置，其特征在于，

所述主板（70）上，设有串联的第一比较电阻（81）、第二比较电阻（82）和第三比较电阻（83）；

其中，第一比较电阻（81）的第一端连接至所述参考电压生成模块（80）；

第一比较电阻（81）的第二端和第二比较电阻（82）的第一端的串联点，连接至第一比较器（41）的正极输入端，来输送第一基准电压；

第二比较电阻（82）第二端和第三比较电阻（83）第一端的串联点，连接至第二比较器（42）的负极输入端，来输送第二基准电压；第三比较电阻（83）的第二端接地；

所述第一比较器（41）的负极输入端和所述第二比较器（42）的正极输入端，分别连接至所述第二测试引脚（72），以获取所述调试分压信号用来进行电压比较。

6.如权利要求1或5所述的调试装置，其特征在于，

由一个CPU处理器根据第一比较器（41）和第二比较器（42）输出的电压比较结果及其与温度保护范围的关系进行判断后得到相应的指令，来控制一个开关保护模块（50）中连接至所述电池（10）的开关导通或断开，使该电池（10）继续充电或停止充电。

7.如权利要求6所述的调试装置，其特征在于，

通过与电池（10）连接的实验仪器，监测电池（10）是否充电，来判断电池（10）温度是否处于温度保护范围之内。

8.如权利要求1所述的调试装置，其特征在于，

对由串联的第一变阻器（21）、第二变阻器（22）和NTC电阻（11）构成的分压模块（20）分压后获得的电压，分别由两个ADC采样模块（30）采样后，对应输送至第一比较器（41）和第二比较器（42）。

9.一种电池充电过温保护的电路，其特征在于，包含：

分压模块（20），由调试装置（60）中的第一变阻器（21）、第二变阻器（22）和电池（10）内部的NTC电阻（11）串联形成，用以对参考电压进行分压；

ADC采样模块（30），其电路连接所述分压模块（20），并对分压模块（20）分压所得的电压进行采样，获得电压采样信号；

电压比较模块（40），其电路连接所述ADC采样模块（30），并由设置的若干比较器，将电压采样信号与由参考电压另外分压后获得的若干基准电压信号进行相应比较；

开关保护模块（50），其电路连接所述电压比较模块（40），并根据各比较器输出的电压比较结果所对应的温度保护范围，得到在电池（10）温度超出温度保护范围时控制电池（10）停止充电的开关断开信号，以及在电池（10）温度处于温度保护范围之内时控制电池（10）继续充电的开关导通信号。

10.一种电池充电过温保护的方法，其特征在于，包含以下过程：

S1、将一个独立的调试装置（60）分别与电池（10）及主板（70）电路连接，其中：

使调试装置（60）的第一变阻器（21）、第二变阻器（22）与电池（10）内部的NTC电阻（11）串联；

使调试装置（60）电路连接主板（70）上的第一测试引脚，来获取参考电压进行分压后得到调试分压信号；

使调试装置（60）电路连接主板（70）上的第二测试引脚，来向主板（70）上的第一比较器（41）和第二比较器（42）分别输送所述调试分压信号；

S2、调整第一变阻器（21）、第二变阻器（22）的阻值，使调整后的阻值能够由一个低温电阻与一个高温电阻的运算公式来表示；所述低温电阻的阻值表示所述NTC电阻（11）在一个第一阈值时的阻值，所述高温电阻的阻值表示所述NTC电阻（11）在一个第二阈值时的阻值；

S3、主板（70）上的第一比较器（41）对所述调试分压信号与一个第一基准电压比较的结果，用以表示电池（10）的温度是否高于第一阈值；主板（70）上的第二比较器（42）对所述调试分压信号与一个第二基准电压比较的结果，用以表示电池（10）的温度是否低于第二阈值；所述第一基准电压和第二基准电压，是分别对参考电压分压后得到的；

S4、CPU处理器根据第一比较器（41）和第二比较器（42）输出的电压比较结果及其与温度保护范围的关系进行判断后得到相应的指令，来控制一个开关保护模块中连接至所述电池（10）的开关导通或断开，使该电池（10）继续充电或停止充电；

所述关系为通过判断调试分压信号是否处于由第一基准电压与第二基准电压限定的电压范围之内，能够相应地判断电池（10）的温度是否处于由第一阈值与第二阈值限定的温度保护范围之内；

S5、通过与电池（10）连接的实验仪器监测电池（10）是否充电，来判断电池（10）温度是否处于温度保护范围之内。