CN106463984B

CN106463984B - 电池隔离电路

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Publication number: CN106463984B
Application number: CN201580028855.8A
Authority: CN
Inventors: V·L·欣戈拉尼; H·沙耶斯特-波尔
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Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2019-11-19
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Also published as: CN106463984A; WO2015183845A1; EP3149828A1; US9431817B2; EP3149828B1; KR102384764B1; US20150349509A1; KR20170016885A

Abstract

公开了涉及用于将电池与负载断开连接的电池隔离电路的各实施例。在一个实施例中，电池隔离电路包括功率开关、保护电路模块(PCM)以及驱动分流器。功率开关可在操作上介于电池和负载之间。PCM可在操作上连接到功率开关。PCM可被配置成选择性地驱动功率开关以将电池电连接到负载。驱动分流器可被配置成响应于用户可操作开关的激活来中断PCM驱动电源开关，以使电池与负载断开电连接。

Description

电池隔离电路

附图简述

图1A和1B示出包括电池隔离电路的示例可穿戴电子设备。

图2示出示例双开关电池隔离电路的框图。

图3示出示例单开关电池隔离电路的框图。

图4示出示例电池隔离电路的电路图。

图5示出另一示例电池隔离电路的电路图。

图6示出包括电池隔离电路的示例传感逻辑系统。

详细描述

电池隔离电路可被实现在电子设备中以保护电池免于由于电子设备的不利操作状况(例如，失控模式)而变得降级。具体而言，电池隔离电路可被配置成响应于用户可操作开关的激活来将电池与电子设备的电路负载断开连接。例如，在电子设备变得无响应或“冻结”在特定状态时，用户可激活电子设备上的开关。通过响应于激活用户可操作开关来断开电池与电路负载的连接，电池可被保护免于过充电、过放电、过电流、和可造成电池降级的其他不利状况。此外，该设备的用户体验可被改进，因为用户具有在设备变得对其他输入无响应时用于复位设备的机制。

这一描述涉及具有简化电路拓扑的电池隔离电路，该简化电路拓扑可造成相对于其他电池隔离电路配置更低的负载阻抗。本文描述的电池隔离电路的实现可被用在包括电池和用户可操作控制开关(例如，按钮)的任何电子设备中。例如，电池隔离电路可被实现在不同类型的传感逻辑系统中，诸如可穿戴电子设备。

在一个实现中，电池隔离电路包括功率开关、保护电路模块(PCM)以及驱动分流器。功率开关在操作上介于电池和负载之间。PCM在操作上连接到功率开关并被配置成选择性地驱动功率开关以将电池电连接到负载。驱动分流器被配置成响应于用户可操作开关的激活来使PCM中断驱动功率开关，以使电池与负载断开电连接。

图1A和1B示出可包括电池隔离电路的示例传感逻辑系统的各方面。具体而言，图1A和1B示出可穿戴电子设备10。所示的设备是带状的并且可被戴在手腕上。设备10包括链接较少柔性区域14的至少四个柔性区域12。在一些示例中，设备10的柔性区域可以是弹性体。紧固部件16A和16B被布置在设备的两端。柔性区域和紧固部件使该设备能够被闭合成环并且被佩戴在用户的手腕上。在其他实现中，更加伸长的带状可穿戴电子设备可被穿戴在用户的二头肌、腰、胸、踝、腿、头或其他身体部位上。例如，该设备可采取眼镜、头带、袖标、护踝带、胸带或植入组织中的植入式设备的形式。

可穿戴电子设备10包括集成在区域14中的各种功能组件。具体地，该电子设备包括计算系统18、显示器20、扬声器22、通信套件24以及各种传感器。这些组件从一个或多个储能单元26中汲取能量。电池(例如锂离子电池)是适合该目的的一种类型的储能单元。替代的储能单元的示例包括超级以及究极电容器。如附图所示，在佩戴于用户手腕上的设备中，该储能单元可被弯曲以适合手腕。如下文详细地描述的，电池隔离电路被用来选择性地中断从储能单元到其他设备组件(例如，显示器、传感器，等等)的功率递送。

一般而言，储能单元26可以是可替换的和/或可再充电的。在一些示例中，再充电功率可通过通用串行总线(USB)端口30提供，该端口包括磁性锁来可释放地固定互补的USB连接器。在其他示例中，该储能单元可通过无线感应或环境光充电来再充电。在又一些其他示例中，该可穿戴电子设备可包括机电部件以通过用户偶然的或有意的身体运动对储能单元充电。例如，电池或电容器可通过集成到设备10中的机电发电机来被充电。该发电机可被机械电枢驱动，当用户移动并且穿戴设备10时该机械电枢转动。

在可穿戴电子设备10中，计算系统18位于显示器20之下并且可操作地耦合到该显示器，连同扬声器22、通信套件24和各种传感器。该计算系统包括用于保持数据和指令的数据存储机27以及用于执行指令的逻辑机28。参考图5进一步详细描述该计算系统的各个方面。

显示器20可以是任何合适类型的显示器。在一些配置中，可使用轻薄、低功耗发光二极管(LED)阵列或液晶显示器(LCD)阵列。在一些实现中，LCD阵列可从背后照亮。在其他实现中，反射式LCD阵列(例如，硅上液晶，LCOS阵列)可经由环境光从正面照亮。弯曲显示器也可被使用。此外，AMOLED显示器或量子点显示器可被使用。

通信套件24可包括任何适当的有线或无线通信部件。在图1A和1B中，该通信套件包括USB端口30，其可被用于在可穿戴电子设备10和其他计算机系统之间交换数据以及提供充电电源。该通信部件可进一步包括双向蓝牙、Wi-Fi、蜂窝、近场通讯和/或其他无线电设备。在一些实现中，该通信套件可包括额外的针对光通信、视距(例如，红外)通信的收发机。

在可穿戴电子设备10中，触摸屏传感器32与显示器20耦合并且被配置成接收来自用户的触摸输入。该触摸屏可以是电阻式、电容式或基于光学的。按钮传感器可被用于探测可包括摇臂的按钮34的状态。来自按钮传感器的输入可被用于执行主页键或开关特征、控制音频音量、打开或关闭话筒、激活电池隔离规程，等等。

图1A和1B示出了可穿戴电子设备10的各种其他传感器。这样的传感器包括话筒36、可见光传感器38、紫外线传感器40、以及环境温度传感器42。话筒向计算系统18提供可被用于测量环境声级或接收来自穿戴者的语音命令的输入。来自可见光传感器、紫外线传感器和环境温度传感器的输入可被用于评估穿戴者所处环境的各方面——即温度、整体照明水平以及该穿戴者在室内或在室外。

图1A和1B示出了当可穿戴电子设备10被穿戴时接触穿戴者的皮肤的一对接触传感器模块44A和44B。接触传感器模块可包括独立的或协作的传感器元件来提供多个传感功能。例如，接触传感器模块可提供测量穿戴者的皮肤的电阻和/或电容的电阻和/或电容传感功能。例如，计算系统18可使用此输入来评估该设备是否被穿戴。在一些实现中，该传感功能可被用于确定可穿戴电子设备正被多紧密地穿戴着。在所示的配置中，两个接触传感器模块之间的间隔提供用于皮肤阻抗的更准确的测量的相对较长的电气路径长度。在一些示例中，接触传感器模块也同样提供穿戴者的皮肤温度的测量。在所示配置中的被布置在接触传感器模块44B内部的是光学脉搏率传感器模块46。光学脉搏率传感器可包括LED发射器和匹配的光电二极管以便检测通过皮肤中毛细血管的血流并从而提供穿戴者的脉搏率的测量。

可穿戴电子设备10可同样包括诸如加速计48、陀螺仪50、以及磁力计51之类的运动传感部件。该加速计和陀螺仪可提供沿三条正交轴的惯性和/或旋转速率数据以及关于三条轴的旋转数据，作为结合的六个自由度。例如，该传感数据可被用于提供步数计/卡路里计数功能。来自加速计和陀螺仪的数据可与来自磁力计的地磁数据结合以便进一步定义惯性和按照地理方位的旋转数据。该可穿戴电子设备可同样包括全球定位系统(GPS)接收机52来确定穿戴者的地理位置和/或速度。在一些配置中，GPS接收机的天线可以是相对柔性的并且延伸入柔性区域12。

计算系统18经由本文所述的传感功能被配置成获取关于可穿戴电子设备10的穿戴者的各种形式的信息。必须怀着对穿戴者的隐私的最大的尊重来获取及使用这样的信息。因此，传感功能可在穿戴者的选择参与的约束下被实施。在其中个人数据在设备上被收集并且为了处理而传输至远程系统的实现中，该数据可以是匿名化的。在其他示例中，个人数据可被限于可穿戴电子设备，并且只有非个人的汇总数据传输至远程系统。

电池隔离电路可被实现在可穿戴电子设备中以将电池与电路负载断开连接，以保护电池免于可在操作期间发生的不利状况。图2示意性地示出具有双开关配置的电池隔离电路200。具体而言，第一功率开关202和第二功率开关204可串联连接在电池206与电路负载208之间。在一个示例中，第一和第二功率开关可以是在此可被称为“FET”开关的金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关。在一个示例中，电池是受控制的锂离子单元。电路负载可以表示消耗来自电池的功率的任何合适的电子组件。

保护电路模块(PCM)210可在操作上连接到电池206和第一FET开关202。PCM 210可以是配置成通过控制第一FET开关202来保护电池206免于不利状况的集成电路(IC)。在一个示例中，PCM 210可被配置成监视并防范各种不利状况，包括过充电状况、过放电状况、放电过电流状况、充电过电流状况、以及短路状况。在一个示例中，PCM 210可被连接到电池的正极端和负极端以监视电池的电压和电流，以通过将电压、电流和/或另一参数与指示不同不利状况的不同阈值相比较检测这样的不利状况。

可任选地，PCM 210可被配置成与电子设备的控制该电子设备的操作的其他系统组件(例如，操作系统或其他控制逻辑)通信。具体而言，PCM 210可以接收来自这样的控制组件的指令以将电池206连接到电路负载208或断开电池206与电路负载208的连接。在一些实现中，这样的指令可以指示不利状况。此外，响应于接收到这样的指令，PCM 210可以激活或停用第一FET开关202。

在电子设备的正常操作状况期间(例如，非不利状况)，PCM 210可以驱动第一FET开关202以允许来自电池206的功率流过第一FET开关202。此外，在正常操作状况期间，用户可操作开关212可以驱动第二FET开关204以允许来自电池206的功率流过第一FET开关202和第二FET开关204到达电路负载208。换言之，在正常操作状况期间，第一和第二FET开关可被驱动以将电池与电路负载进行电连接。

此外，响应于检测到不利状况，PCM 210可被配置成停止驱动第一FET开关202、使得第一FET开关202打开、且断开电池206与电路负载208的电连接。例如，PCM 210可以通过不向第一FET开关202提供驱动电压或通过将电压降至第一FET开关202的驱动阈值之下来停止驱动第一FET开关202。注意，如果第一FET开关202是打开的，则电池206与电路负载208是电断开的，而不管第二FET开关204的状态如何。

在电子设备的操作期间，用户可以出于任何合适的原因来激活用户可操作开关212。在一个示例中，用户可以识别不一定被PCM 210检测到的不利状况。例如，用户可能认识到电子设备已变得冻结在特定状态，且用户可以激活用户可操作开关212来作为清除冻结状态的重新引导规程的一部分。响应于用户可操作开关212的激活，用户可操作开关212可以停止驱动第二FET开关204。例如，用户可操作开关212可以通过不向第二FET开关204提供驱动电压或通过将电压降至第二FET开关204的驱动阈值之下来停止驱动第二FET开关204。注意，如果第二FET开关204是打开的，则电池206与电路负载208是电断开的，而不管第一FET开关202的状态如何。

然而，与单功率开关配置相比，串联连接在电池与电路负载之间的两个FET开关可在电路负载处产生增加的阻抗。阻抗增加可导致信号噪声增加，这降低了设备性能。此外，与电池隔离电路的其他组件相比，FET开关可能很大且成本高昂。因而，通过使用双FET开关配置，相对于单FET开关配置而言，电池隔离电路的成本和大小可能增加。

图3示意性地示出具有单开关配置的示例电池隔离电路300。具体而言，电池隔离电路300可包括连接在电池304和电路负载306之间的单个功率开关302。不再描述电池隔离电路300的与电池隔离电路200的那些组件基本上相同的各组件。然而，将注意到，在不同实现中以相同方式标识的各组件可以是至少部分不同的。

PCM 308可在操作上连接到FET开关302和电池304。PCM 308可被配置成选择性地驱动FET开关302以将电池304电连接到电路负载306。此外，PCM可被配置成监视电池304的操作以检测各种不利操作状况。响应于检测到不利状况，PCM 308可被配置成通过打开FET开关302来将电池304与电路负载306断开连接。

驱动分流器310可在操作上连接到PCM 308和FET开关302。此外，驱动分流器310可在操作上连接到用户可操作开关312。驱动分流器310可被配置成响应于用户可操作开关312的激活来使PCM 308中断驱动FET开关302。例如，驱动分流器310可以吸纳PCM 308提供的电流，否则该电流将对FET开关302的栅极充电。因而，在该示例中，驱动分流器310将阻止FET开关302开启。以此方式，电池304可响应于用户可操作开关312的激活来断开与电路负载306的电连接。如在以上示例中描述的，驱动分流器310可以响应于用户可操作开关312的激活通过将PCM 308提供的电流分流至接地来中断PCM 308。因为驱动电流被分流至接地而非被提供给FET开关302，所以FET开关302的栅极未被充电，并且因此FET开关302被打开以断开电池304与电路负载306的电连接。在一些实现中，驱动分流器310的激活可以使由PCM308监视的电流和电压指示使PCM 308停止驱动FET开关302的电路故障。

通过采用驱动分流器，电池隔离电路300能够响应于用户可操作开关的激活来断开电池与电路负载的电连接，而无需添加第二功率FET开关的串联阻抗。以此方式，电路负载处的阻抗可相对于双FET开关电池隔离电路配置而降低。此外，通过采用单功率开关，相对于电池隔离电路200的双FET开关配置，电池隔离电路300的大小和成本可被降低。换言之，相对于双FET开关电池隔离电路配置，电池隔离电路300可具有简化的电路拓扑和降低的电路负载阻抗。此外，与使用微控制器来用于电池隔离相对，电池隔离电路300可以提供较不昂贵且更简单的控制解决方案。

图4示出示例电池隔离电路400的框图。电池隔离电路400的功能可对应于电池隔离电路300的功能。电池隔离电路400是以简化形式示出的。将理解，出于简明的目的，可省略各种电组件。例如，从图4中省略了可被包括的各种防反跳和静电放电(ESD)保护组件。

电池402可以向电路负载404提供功率。具体而言，电路负载404可连接到电池402的的正极端和系统接地406。电路负载404可以表示电子设备(例如，图1A和1B中示出的可穿戴电子设备10)的消耗来自电池402的功率的各电组件。在一个示例中，电池402是受控制的锂离子单元。

功率开关408可在操作上连接到电池402和电路负载404。在一个示例中，功率开关408是包括漏极410、栅极412以及源极414的功率MOSFET开关。漏极410可连接到电池402的负极端。源极414可连接到系统接地406。PCM 416可被配置成选择性地驱动功率开关408以将电池402电连接到电路负载404。具体而言，PCM 416可以向栅极412提供驱动电压以将功率开关408置于开启状态。在正常操作状况期间，PCM 416可持续地驱动功率开关408以将电池402电连接到电路负载404。

此外，PCM 416可连接到电池402的正极端和负极端以及连接到系统接地406以监视电池402的电压和电流。PCM 416可被配置成响应于检测到可导致电池降级的不利状况来断开电池402与电路负载404的连接。这样的不利状况可基于电池402的电压、电流和/或另一观察到的参数来被检测。可任选地，PCM 416可被配置成响应于接收到来自电子设备的其他控制组件(例如，操作系统)的指示不利状况的指令来断开电池402与电路负载404的连接。

驱动分流器418可在操作上介于PCM 416和功率开关408之间。驱动分流器418可被配置成响应于用户可操作开关420的激活来使PCM 416中断驱动功率开关408，以使电池402与电路负载404断开电连接。

在一个示例中，驱动分流器418是包括漏极422、栅极424以及源极426的MOSFET。漏极422可在操作上连接在PCM 416与功率开关408之间。栅极424可在操作上连接到用户可操作开关420。源极426可在操作上连接到系统接地406。在正常操作期间，用户可操作开关420不被激活且不向驱动分流器418的栅极424施加激活电压，并且该MOSFET被置于关闭状态。相应地，驱动电压由PCM 416提供给栅极412以将功率开关408置于将电池402连接到电路负载404的开启状态。

响应于用户可操作开关420的激活，激活电压被施加到驱动分流器418的栅极424，这将该MOSFET置于开启状态。在该MOSFET开启时，创建了低阻抗路径，使得PCM 416提供的驱动电流经由驱动分流器418分流至接地406，从而将栅极412上的电压拉至接地或在接地的几毫伏内。具体而言，驱动分流器418的激活造成提供给功率开关408的栅极412的驱动电压的稀释，这将驱动电压降至栅极412的激活阈值之下，这使得功率开关408被置于关闭状态。此外，驱动电压可被降至PCM 416的低电压阈值之下，这导致PCM 416处的低电压故障。响应于低电压故障，PCM 416停止向功率开关408提供驱动电流和电压。以此方式，电池402可响应于用户可操作开关420的激活来断开与电路负载404的连接。

在一些实现中，下拉电阻器428可在操作上介于PCM 416和驱动分流器418的源极422之间。下拉电阻器428可被配置成在激活电压被施加到驱动分流器418的栅极424时将来自PCM 416的驱动电压下拉至接地406。换言之，下拉电阻器428可以确保驱动分流器418能将PCM 416提供的任何驱动电压下拉至低于栅极412的激活阈值以关闭功率开关408。在一个特定示例中，下拉电阻器428具有两千两百欧姆的电阻。

在一些实现中，用户可操作开关420可包括被同时激活以使激活电压被施加到驱动分流器418的多个用户可操作开关。通过要求多个用户可操作开关同时被激活，无意地将电池与电路负载断开连接的概率可被降低。

在所解说的实现中，用户可操作开关420可包括在操作上连接到组合逻辑栅极434的第一开关430和第二开关432。第一和第二开关可以是可被用户激活的任何合适类型的开关。例如，开关可包括机械按钮、电容性按钮、拨动开关、或另一合适类型的用户可操作开关。第一开关430可连接到电池402的正极端，使得在第一开关430被激活时，高信号被提供给组合逻辑栅极434的输入端。同样，第二开关432可连接到电池402的正极端，使得在第二开关432被激活时，高信号被提供给组合逻辑栅极434的输入端。

组合逻辑栅极434可被配置成响应于第一开关430和第二开关432同时被激活来激活用户可操作开关420。在这一示例中，组合逻辑栅极是在两个输入都经由第一和第二开关两者的激活而被驱动为高时输出高输出的与(AND)门。任何合适类型的组合逻辑可被实现在用户可操作开关中以将第一和第二开关的输出相组合。例如，组合逻辑可以提供活跃高输出、活跃低输出、或第一和第二开关的激活的另一合适指示。

任何合适数目的用户可操作开关可被用来允许用户手动地断开电池与电路负载的连接。

在一些实现中，定时器电路436可在操作上介于用户可操作开关420与驱动分流器418之间。定时器电路436可被配置成延迟驱动分流器418的激活达用户可操作开关420被激活的指定时段。换言之，用户必须激活用户可操作开关达指定时段，才能激活驱动分流器418并将电池402断开连接。

定时器电路436可包括与电容器440串联连接的电阻器438。定时器电路436可被配置成响应于电容器440通过用户可操作开关420的激活而经由电阻器438充电达指定时段来将激活电压施加到驱动分流器418。作为示例，在第一开关430和第二开关432被激活时，组合逻辑栅极434提供的高输出可以对电容器440充电。响应于电容器440被完全充电，激活电压可被提供给驱动分流器418的栅极424。在一个示例中，定时器电路可被配置成延迟驱动分流器418的激活达用户可操作开关被激活后约十秒。在一个特定示例中，电容器440具有十微法的电容且电阻器438具有四百七十万欧姆的电阻。在其他实现中，数字延迟或抗反跳电路可被用来延迟激活电压被施加到驱动分流器418。

在一些实现中，电池隔离电路400可被配置成在电池402断开与电路负载404的连接之后复位。换言之，一旦电子设备的不利状况被清除，电子设备可返回正常操作，包括电池402与电路负载404重新连接。在一个示例中，电子设备的复位可响应于将供电连接连接到电子设备而被发起。具体而言，供电连接可以跨电池402提供功率并提供给PCM 416，这可激活提供驱动电压以激活功率开关408的内部机制。

由于驱动分流器418的MOSFET的高阻抗，电容器440可在栅极424无限期地保持激活电压的电荷，使得功率开关408不能被开启来将电池402与电路负载404重新连接。因此，在一些实现中，复位电路442可在操作上介于用户可操作开关420与驱动分流器418的栅极424之间。复位电路442可包括与定时器电路436的电阻器438并联连接的二极管444。二极管444可被连接，使得当用户可操作开关420正驱动高输出时，二极管444被反向偏置，从而使得电容器440被充电。具体而言，二极管444可以阻止激活电压直接流到栅极424，而是改为激活电压被引导跨电阻器438以对电容器440充电。

另一方面，在电池402没有连接到电路负载404且组合逻辑栅极434没有输出激活电压时，二极管444可被正向偏置，从而使电容器440放电。具体而言，复位电路442可包括在操作上介于二极管444和用户可操作开关420之间的第一电阻器446以及连接在一节点和接地406之间的第二电阻器448(该节点在操作上介于第一电阻器446与用户可操作开关420之间)。第一电阻器446和第二电阻器448形成与定时器电路436的电阻器438相比可使电容器440更快放电的分压器。在一个示例中，第一电阻器446具有一千欧姆的电阻且第二电阻器448具有一万欧姆的电阻。一旦电容器404已被放电，则驱动分流器418可被关闭且PCM 416提供的驱动电压可被允许激活功率开关408将电池402连接到电路负载404。

图5示出另一示例电池隔离电路500的电路图。电池隔离电路500的功能可对应于电池隔离电路300和400的功能。电池隔离电路500是以简化形式示出的。将理解，出于简明的目的，可省略各种电子组件。例如，从图5中省略了可被包括的各种抗反跳和静电放电(ESD)保护组件。

与电池隔离电路500的那些组件基本上相同的电池隔离电路500的各组件以相同的方式来标识且不再描述。电池隔离电路500与电池隔离电路400的不同之处在于将包括电阻器504和506的分压器合并到驱动分流器502。在用户可操作开关420被激活时，分压器可导致PCM 416进入低电压故障。低电压故障使得PCM 416停止向功率开关408提供驱动电压。具体而言，驱动分流器502包括连接在电池402的正极端和PCM 416的正电池电压引脚之间的第一电阻器504。此外，驱动分流器502包括连接在第一电阻器504与PCM 416的正电池电压引脚的结合处的第二电阻器506。此外，第二电阻器506位于第一电阻器504与驱动分流器中的MOSFET的漏极422之间。在这一实现中，MOSFET的漏极422没有连接到功率开关408的栅极412。

在用户可操作开关420被激活时，第一电阻器504和第二电阻器506形成电池供电电压的分压器。具体而言，响应于用户可操作开关420的激活，激活电压被施加到驱动分流器418的栅极424，这将该MOSFET置于开启状态。在MOSFET开启时，低阻抗路径被创建，使得电池供电电流经由驱动分流器418被分流至接地。具体而言，驱动分流器418的激活造成提供给PCM 416的正电池电压引脚的电池供电电压的降低。在PCM 416的正电池电压引脚处出现的经降低的电池供电电压落在PCM 416的低电压阈值之下(例如，在电压停工阈值之下)。响应于电池供电电压落在低电压阈值之下，PCM 416松开并断开驱动电压与功率开关408的连接。以此方式，电池402可响应于用户可操作开关420的激活来断开与电路负载404的连接。

第一电阻器504和第二电阻器506可以是造成PCM 416的低电压故障的任何合适的电阻大小。在一个示例中，第一电阻器504具有一千欧姆的电阻。这样的电阻可以足够小以不干扰PCM 416的电池感测能力。注意，PCM 416的正电池电压(VBAT)引脚可消耗三到六微安，并且因而可被用来对PCM 416供电以及充当电池供电电压的感测线。此外，第二电阻器506可被设计成具有提供适于使PCM 416断开的电池供电电压下降的电阻。

电池隔离电路500利用PCM 416内置的保护(例如，低电压阈值)来响应于用户可操作开关420的激活隔离电池402。驱动分流器418的分压器可在每PCM的基础上设计，因为不同PCM可具有导致PCM断开驱动电压的不同的已知操作阈值。另一方面，电池隔离电路400可通过将PCM所生成的驱动电压分流而非直接造成PCM的已知故障来基于PCM的未知行为进行操作。

上述电池隔离电路可以允许电池以相对于双开关配置而言具有在电路负载处的降低的阻抗的方式响应于用户可操作开关的激活来断开与电路负载的连接。。此外，电池隔离电路可具有相对于双开关配置而言更简单且更小的电路拓扑。另外，与双开关配置或用于电池隔离的微控制器相比，电池隔离电路可实现起来较不昂贵。

从前述描述中显而易见，本文所描述的电池隔离电路可被绑定到一个或多个机器的传感逻辑系统。图1A和1B示出了可包括本文描述的电池隔离电路的传感逻辑系统的一个非限制性示例。然而，这样的电池隔离电路可被包括在其他配置和形状因子的电池操作的电子设备中，如在图6中示意性地示出的。

图6示意性地示出了包括操作地耦合到计算系统614的传感器套件612的形状不受限的电池操作的电子设备610。该计算系统包括逻辑机616和数据存储机618。该计算系统被操作地耦合到显示子系统620、通信子系统622、输入子系统624和/或在图6中未示出的其他组件。电池626向计算系统614、传感器套件612、显示子系统620、通信子系统622以及输入子系统624供电。电池保护电路628选择性地中断从电池626到各电负载的功率递送。在一个示例中，电负载可以是传感器套件612、计算系统614、显示子系统620、通信子系统622以及输入子系统624所消耗的总电功率。

逻辑机616包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。逻辑机可被配置成执行作为以下各项的一部分的指令：一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其他逻辑构造。这种指令可被实现以执行任务、实现数据类型、转换一个或多个部件的状态、实现技术效果、或以其他方式得到期望结果。

逻辑机616可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。作为补充或替换，逻辑机可包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。逻辑机的处理器可以是单核或多核，且在其上执行的指令可被配置为串行、并行和/或分布式处理。逻辑机的各个组件可任选地分布在两个或更多单独设备上，这些设备可以位于远程和/或被配置用于进行协同处理。逻辑机的各方面可由云计算配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。

数据存储机618包括被配置成保持可由逻辑机616执行以实现此处描述的方法和过程的指令的一个或多个物理设备。在实现此类方法和过程时，可变换数据存储机的状态(例如，保存不同数据)。数据存储机可包括可移动的和/或内置设备；它可包括光学存储器(例如，CD、DVD、HD-DVD、蓝光碟等)、半导体存储器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)、和/或磁性存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)、以及其他。该数据存储机可以包括易失性的、非易失性的、动态的、静态的、读/写的、只读的、随机存取的、顺序存取的、位置可定址的、文件可定址的、和/或内容可定址的设备。

将理解，数据存储机618包括一个或多个物理设备。然而，本文描述的指令的各方面可替换地通过不由物理设备在有限时长内持有的通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播。

逻辑机616和数据存储机618的各方面可以被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。这些硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用的集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用的标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)以及复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

显示子系统620可用于呈现由数据存储机618所保持的数据的视觉表示。该视觉表示可采用图形用户界面(GUI)的形式。由于此处所描述的方法和过程改变了由存储机保持的数据，并由此变换了存储机的状态，因此同样可以转变显示子系统620的状态以视觉地表示底层数据的改变。显示子系统620可以包括使用实质上任何类型的技术的一个或多个显示子系统设备。可将此类显示子系统设备与逻辑机616和/或数据存储机618组合在共享封装中，或者此类显示子系统设备可以是外围显示子系统设备。图1A和1B的显示器20是显示子系统620的示例。

通信子系统622可以被配置成将计算系统614与一个或多个其他计算设备可通信地耦合。通信子系统可以包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络、局域或广域网和/或互连网来进行通信。图1A和1B的通信套件24是通信子系统622的示例。

输入子系统624可包括诸如键盘、鼠标、触摸屏或游戏控制器等一个或多个用户输入设备或者与这些用户输入设备对接。在一些实施例中，输入子系统可以包括所选择的自然用户输入(NUI)部件或与其对接。这种元件部分可以是集成的或外围的，并且输入动作的转导和/或处理可以在板上或板外被处理。NUI部件的示例可包括用于语言和/或语音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体显示和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼睛跟踪器、加速计和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动的电场感测部件。图1A和1B的触摸屏传感器32和按钮34是输入子系统624的示例。

传感器套件612可包括如上参考图1A和1B所描述的一个或多个不同的传感器，例如触摸屏传感器、按钮传感器、话筒、可见光传感器、紫外光传感器、环境温度传感器、接触传感器、光学脉搏率传感器、加速计、陀螺仪、磁力计和/或GPS接收机。

将会理解，此处描述的配置和/或方法本质是示例性的，这些具体实现或示例不应被视为限制性的，因为许多变体是可行的。本文描述的具体例程或方法可以表示处理策略中的一个或多个。如此，所示或所述的各种动作可以被以所示或所述顺序、以其他顺序、并行地执行或者被省略。

本公开的主题包括各种过程、系统和配置以及本文公开的其他特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

Claims

1.一种电池隔离电路，包括：

在操作上介于电池和负载之间的功率开关；

在操作上连接到所述功率开关的保护电路模块(PCM)，所述保护电路模块被配置成选择性地驱动所述功率开关以将所述电池电连接到所述负载；以及

被配置成响应于用户可操作开关的激活来使所述保护电路模块中断驱动所述功率开关以使所述电池与所述负载断开电连接的驱动分流器，

所述保护电路模块通过向所述功率开关提供驱动电流来选择性地驱动所述功率开关，并且所述驱动分流器被配置成响应于所述用户可操作开关的激活来通过将所述保护电路模块提供的驱动电流分流至接地来使所述保护电路模块中断驱动所述功率开关。

2.如权利要求1所述的电池隔离电路，其特征在于，所述驱动分流器包括场效应晶体管(FET)，所述场效应晶体管具有在操作上连接在所述保护电路模块和所述功率开关之间的漏极、在操作上连接到所述用户可操作开关的栅极、以及在操作上连接到接地的源极，并且其中所述用户可操作开关的激活对所述场效应晶体管的栅极充电，从而使得所述驱动电流经由所述场效应晶体管分流至接地。

3.如权利要求2所述的电池隔离电路，其特征在于，还包括：

在操作上介于所述保护电路模块与所述场效应晶体管的源极之间的下拉电阻器，所述下拉电阻器被配置成在所述场效应晶体管的栅极被充电时将来自所述保护电路模块的驱动电压下拉至接地。

4.如权利要求1所述的电池隔离电路，其特征在于，所述保护电路模块通过向所述功率开关提供驱动电压来选择性地驱动所述功率开关，其中所述保护电路模块接收来自所述电池的正极端的电池供电电压，其中所述驱动分流器被配置成响应于所述用户可操作开关的激活通过将所述电池供电电压降低至所述保护电路模块的低电压阈值之下来中断所述保护电路模块，并且其中所述保护电路模块被配置成响应于所述电池供电电压小于所述低电压阈值来停止提供所述驱动电压。

5.如权利要求4所述的电池隔离电路，其特征在于，所述驱动分流器包括在操作上介于所述保护电路模块与所述电池的正极端之间的第一电阻器以及与所述第一电阻器串联连接的第二电阻器，其中所述第一电阻器和所述第二电阻器形成响应于所述用户可操作开关的激活将所述电池供电电压降低至所述低电压阈值之下的分压器。

6.如权利要求1所述的电池隔离电路，其特征在于，所述用户可操作开关包括在操作上连接到组合逻辑栅极的第一开关和第二开关，并且其中所述组合逻辑栅极被配置成响应于所述第一开关和所述第二开关被同时激活来激活所述用户可操作开关。

7.如权利要求6所述的电池隔离电路，其特征在于，还包括：

在操作上介于所述组合逻辑栅极与所述驱动分流器之间的定时器电路，所述定时器电路包括与电容器串联连接的电阻器，并且其中所述定时器电路被配置成响应于所述电容器被通过所述电阻器充电达所述用户可操作开关的激活的指定时段来将激活电压施加到所述驱动分流器。

8.如权利要求7所述的电池隔离电路，其特征在于，还包括：

包括在操作上介于所述组合逻辑栅极与所述驱动分流器之间且与所述定时器电路的电阻器并联连接的二极管的复位电路，其中在所述组合逻辑栅极响应于所述用户可操作开关的激活正驱动高输出时，所述二极管被反向偏置以使得所述电容器被充电，并且其中在所述电池已断开与所述负载的连接之后，所述二极管被正向偏置以使得所述电容器被放电来将所述电池隔离电路复位。

9.如权利要求1所述的电池隔离电路，其特征在于，还包括：

在操作上介于所述用户可操作开关与所述驱动分流器之间的定时器电路，所述定时器电路被配置成响应于所述用户可操作开关被激活达指定时段来将激活电压施加到所述驱动分流器。

10.一种电池隔离电路，包括：

在操作上介于电池和负载之间的功率开关；

在操作上连接到所述功率开关的保护电路模块，所述保护电路模块被配置成选择性地驱动所述功率开关以将所述电池电连接到所述负载；

包括在操作上连接到组合逻辑栅极的第一开关和第二开关的用户可操作开关，所述组合逻辑栅极被配置成响应于所述第一开关和所述第二开关被同时激活来激活所述用户可操作开关；以及

被配置成响应于所述用户可操作开关的激活来使所述保护电路模块中断驱动所述功率开关以使所述电池与所述负载断开电连接的驱动分流器，

11.如权利要求10所述的电池隔离电路，其特征在于，所述驱动分流器包括场效应晶体管，所述场效应晶体管具有在操作上连接在所述保护电路模块和所述功率开关之间的漏极、在操作上连接到所述用户可操作开关的栅极、以及在操作上连接到接地的源极，并且其中所述用户可操作开关的激活对所述场效应晶体管的栅极充电，从而使得所述驱动电流经由所述场效应晶体管分流至接地。

12.如权利要求11所述的电池隔离电路，其特征在于，还包括：

13.如权利要求10所述的电池隔离电路，其特征在于，还包括：

14.如权利要求13所述的电池隔离电路，其特征在于，还包括：

15.如权利要求10所述的电池隔离电路，其特征在于，所述保护电路模块通过向所述功率开关提供驱动电压来选择性地驱动所述功率开关，其中所述保护电路模块接收来自所述电池的正极端的电池供电电压，其中所述驱动分流器被配置成响应于所述用户可操作开关的激活通过将所述电池供电电压降低至所述保护电路模块的低电压阈值之下来中断所述保护电路模块，并且其中所述保护电路模块被配置成响应于所述电池供电电压小于所述低电压阈值来停止提供所述驱动电压。

16.如权利要求15所述的电池隔离电路，其特征在于，所述驱动分流器包括在操作上介于所述保护电路模块与所述电池的正极端之间的第一电阻器以及与所述第一电阻器串联连接的第二电阻器，其中所述第一电阻器和所述第二电阻器形成响应于所述用户可操作开关的激活将所述电池供电电压降低至所述低电压阈值之下的分压器。

17.一种电池隔离电路，包括：

在操作上介于电池和负载之间的场效应晶体管开关；

在操作上连接到所述场效应晶体管开关的保护电路模块，所述保护电路模块被配置成：

通过向所述场效应晶体管开关提供驱动电压来选择性地驱动所述场效应晶体管开关以将所述电池电连接到所述负载，

接收来自所述电池的正极端的电池供电电压，以及

响应于所述电池供电电压小于低电压阈值，停止向所述场效应晶体管开关提供所述驱动电压；以及

驱动分流器，所述驱动分流器包括在操作上介于所述保护电路模块和所述电池的正极端之间的第一电阻器、与所述第一电阻器串联连接的第二电阻器、以及场效应晶体管，所述场效应晶体管具有在操作上连接到所述第二电阻器的漏极、在操作上连接到用户可操作开关的栅极、以及在操作上连接到接地的源极，并且

其中所述用户可操作开关的激活对所述场效应晶体管的栅极充电，从而使得所述第一电阻器和所述第二电阻器形成分压器，所述分压器将电池供电电压降至所述低电压阈值之下以使所述保护电路模块中断驱动所述场效应晶体管开关。

18.如权利要求17所述的电池隔离电路，其特征在于，所述用户可操作开关包括在操作上连接到组合逻辑栅极的第一开关和第二开关，并且其中所述组合逻辑栅极被配置成响应于所述第一开关和所述第二开关被同时激活来激活所述用户可操作开关。