CN109444753B - 电量检测电路、方法及音频设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电量检测电路、方法及音频设备，涉及电子设备领域，主要目的是通过检测电源的供电电流得到电源的内部压降，结合供电电压得到电源实际供电电压，从而得到准确的电源剩余电量。本发明实施例的主要技术方案为：一种电量检测电路，该电路包括：第一供电支路、检测模块和处理模块，第一供电支路两端分别连接于电源端口和用电设备端口，第一供电支路上设置有分压电阻；检测模块用于检测第一供电支路的电流值以及电源端口的供电电压，并发送给处理模块；处理模块用于根据电流值和供电电压确定电源的剩余电量。本发明实施例主要用于显示剩余电量。

Description

电量检测电路、方法及音频设备

技术领域

本发明实施例涉及电子设备领域，尤其涉及一种电量检测电路、方法及音频设备。

背景技术

随着电子产品的普及，电子产品的种类越来越多样化，其中，带有内置电池的电子设备由于携带方便等优点受到了越来越多的关注。

准确检测并显示内置电池的剩余电量，对于靠内置电池供电的电子产品来说十分重要，现有的电量检测方法包括设置电量计芯片实时检测电池流出电量，得到剩余电量，该方法需要针对不同电池设置专门的电量计芯片，成本较高；以及在电池供电过程中读电池电压，然而，针对如音箱等工作电流较大产品，由大电流引起的电池内部压降较大，很难通过读取电池供电电压得到准确的剩余电量，导致电量显示不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种电量检测电路、方法及音频设备，主要目的是通过检测电源的供电电流得到电源的内部压降，结合供电电压得到电源实际供电电压，从而得到准确的电源剩余电量。

为达到上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种电量检测电路，该电路包括：

第一供电支路、检测模块和处理模块，

第一供电支路两端分别连接于电源端口和用电设备端口，第一供电支路上设置有分压电阻；

检测模块连接于第一供电支路，用于检测第一供电支路的电流值以及电源端口的供电电压，并发送给处理模块；

处理模块连接于检测模块，用于接收电流值以及供电电压，根据电流值和供电电压确定电源的剩余电量，并输出剩余电量。

可选的，还包括切换模块，电源端口和用电设备端口之间还连接有第二供电支路；

切换模块分别连接于第一供电支路和第二供电支路，用于根据控制信号控制第二供电支路导通，第一供电支路断开，或者，

第一供电支路导通，第二供电支路断开。

可选的，切换模块包括第一开关单元和第二开关单元；

第一开关单元和第二开关单元分别设置于第一供电支路和第二供电支路，用于根据控制信号分别控制第一供电支路和第二供电支路的通断。

可选的，第一开关单元和第二开关单元为P型晶体管。

可选的，还包括：第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管，

第一晶体管的第一端连接第一信号端，第一晶体管的第二端连接控制信号端，第一晶体管的第三端分别连接第一开关单元的控制端以及电源端口；

第二晶体管的第一端连接第一信号端，第二晶体管的第二端连接控制信号端，第二晶体管的第三端分别连接第三晶体管的第二端以及电源端口；

第三晶体管的第一端连接第一信号端，第三晶体管的第三端分别连接第二开关单元的控制端以及电源端口。

可选的，还包括：显示模块，显示模块连接于处理模块，用于显示剩余电量。

可选的，分压电阻的阻值可调；

还包括：阻值调节模块，阻值调节模块用于根据第一供电支路的电流值调节分压电阻的阻值。

另一方面，本发明实施例还提供了一种电量检测方法，利用上述任一项的电量检测电路，该方法包括：

获取第一供电支路的电流值以及电源端口的供电电压；

根据电流值和供电电压确定电源的剩余电量；

输出剩余电量。

可选的，根据电流值和供电电压确定电源的剩余电量的步骤，具体包括：

根据电流值和电源的内阻确定电源的内部压降；

根据内部压降和供电电压确定电源的实际电压；

根据实际电压确定剩余电量。

再一方面，本发明实施例还提供了一种音频设备，包括：

内置电源以及上述任一项的电量检测电路。

本发明实施例提出的一种电量检测电路、方法及音频设备，主要目的是通过检测电源的供电电流得到电源的内部压降，结合电源供电电压从而得到电源实际供电电压，进而得到准确的电源剩余电量，而现有技术中，设置电量计芯片检测电池流出电量，得到剩余电量，该方法需要针对不同电池设置专门的电量计芯片，成本较高；或者在电池供电过程中读电池电压，然而针对如音箱等工作电流较大产品，很难通过读取电池供电电压得到准确的剩余电量，与现有技术相比，本申请文件中通过检测模块检测电源供电电流，利用供电电流及电源内阻确定电源内部压降，结合电源输出端电压得到电源实际供电电压，使得电源剩余电量检测更加准确，且无须根据电源类型调整电路，检测电路具有通用性。

附图说明

图1为本发明一种实施例提供的电量检测电路的结构框图；

图2为本发明另一种实施例提供的电量检测电路的结构框图；

图3为本发明再一种实施例提供的电量检测电路的结构框图；

图4为本发明一种实施例提供的电量检测电路的结构示意图；

图5为本发明一种实施例提供的电量检测方法的流程示意图；

图6为本发明另一种实施例提供的电量检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，一方面，本发明实施例提供了一种电量检测电路1，该电路包括：

第一供电支路11、检测模块12和处理模块13，

第一供电支路11两端分别连接于电源端口VBAT和用电设备端口Vsystem，第一供电支路11上设置有分压电阻(图中未标出)；

检测模块12连接于第一供电支路11，用于检测第一供电支路11的电流值以及电源端口VBAT的供电电压，并发送给处理模块13；

处理模块13连接于检测模块12，用于根据电流值和供电电压确定电源的剩余电量，并输出所述剩余电量。

其中，电源端口VBAT和用电设备端口Vsystem分别用于连接电源和用电设备，分压电阻设置于的第一供电支路11上，电源通过第一供电支路11为用电设备供电；检测模块12采集第一供电支路11上电流的方式可以为多种，具体的，检测模块12连接于第一供电支路11的两端，即检测模块12连接电源端口VBAT和用电设备端口Vsystem处，在电源为用电设备供电过程中，检测第一供电支路11两端的第一电压值和第二电压值，根据第一电压值和第二电压值得到分压电阻两端的电压差，结合分压电阻的阻值，即可得到第一供电支路11上的电流值。处理模块13内存储一个数据表，数据表包括指定电源在各个不同开路电压下的剩余电量，该指定电源是电量检测电路的检测对象，如电量检测电路用于音箱，指定电源为音箱内置的蓄电池，指定电源在各个不同开路电压下的剩余电量可以通过如下测试方法得到：对指定电源充电，充满之后纪录总电量；按照一定的放电电流进行平稳放电，并检测放电量，每放电一段时间T或者放电量到一定值，比如50mAh时，检测开路电压，用总电量减去放掉的电量得到此开路电压对应的剩余电量，依次对不同开路电压下剩余电量进行计算，进而得到上述数据表。处理模块13还存储有指定电源内阻，处理模块13接收到第一供电支路11上的电流值以及电源端口VBAT的电压后，使用电流值与指定电源内阻确定电源内部压降，使用电源端口VBAT的电压加上电源内部压降得到电源实际的电压即电源实际开路电压，进而根据数据表得到该实际开路电压对应的剩余电量，避免了在供电电流较大的情况下，电池内阻上产生的压降对电源剩余电量检测产生的影响，使剩余电量检测更加准确。

本发明实施例提出的一种电量检测电路，主要目的是通过检测电源的供电电流得到电源的内部压降，结合电源供电电压从而得到电源实际供电电压，进而得到准确的电源剩余电量，而现有技术中，设置电量计芯片检测电池流出电量，得到剩余电量，该方法需要针对不同电池设置专门的电量计芯片，成本较高；或者在电池供电过程中读电池电压，然而针对如音箱等工作电流较大产品，很难通过读取电池供电电压得到准确的剩余电量，与现有技术相比，本申请文件中通过检测模块检测电源供电电流，利用供电电流及电源内阻确定电源内部压降，结合电源输出端电压得到电源实际供电电压，使得电源剩余电量检测更加准确，且无须根据电源类型调整电路，检测电路具有通用性。

进一步的，如图2所示，检测电路还包括显示模块14，显示模块14连接于处理模块13，用于显示剩余电量，显示模块14可通过多种方式向用户显示剩余电量，如用电设备带有显示屏，可通过显示屏进行显示，或者通过指示灯的明暗指示进行剩余电量的指示，可降低设备的生产成本，在剩余电量下降到指定比例时，进行声音或指示灯颜色变换，提示用户进行充电。

为准确检测第一供电支路11的电流，需要适当增加第一供电支路11上的分压电阻的阻值，旨在当供电电流较小时也能准确检测电流值，使得微小的电源内阻压降也能被准确计算，增加了电源剩余电量计算的精确性。然而，较大阻值的分压电阻增加了电源的负载，分压电阻上将产生大量能耗。因此，进一步的，如图3所示，电路还包括第二供电支路15和切换模块16，第二供电支路15的两端分别连接于电源端口VBAT和用电设备端口Vsystem，切换模块16分别连接于第一供电支路11、第二供电支路15和控制信号端(图中未标出)，用于根据控制信号端的控制信号控制第二供电支路15导通，第一供电支路11断开，或者，第一供电支路11导通，第二供电支路15断开。具体的，第二供电支路15为连接电源端口VBAT和用电设备端口Vsystem之间的导线，其电阻值可以忽略不计。也就是说，切换模块16起到切换电量检测电路的工作状态的作用：在供电状态时，第二供电支路15导通，电源通过第二供电支路15为用电设备供电，第一供电支路11断开；在电量检测状态时，电源通过第一供电支路11为用电设备供电，第二供电支路15断开，实现在电量检测状态时可以准确获取供电电流，在电量检测状态结束，不增加额外负载，减小电源能耗。

切换模块16的具体实现方式可以为多种，具体的，如图4所示，切换模块16包括分别设置于第一供电支路11和第二供电支路15上的第一开关单元Q1和第二开关单元Q3，控制信号端包括第一控制信号端Control-1和第二控制信号端Control-2，第一控制信号端Control-1和第二控制信号端Control-2分别连接第一开关单元Q1和第二开关单元Q3，使得第一供电支路11和第二供电支路15的通断被分别单独控制，避免切换模块16部分线路故障影响用电设备的供电。

具体的，第一开关单元Q1和第二开关单元Q3均为P型场效应管，第一开关单元Q1的源极连接电源端口VBAT，第一开关单元Q1的漏极通过分压电阻R0连接用电设备端口Vsystem；第二开关单元Q3的源极连接电源端口VBAT，第二开关单元Q3的漏极连接用电设备端口Vsystem。进一步的，还包括：第一三极管Q2、第二三极管Q4和第三三极管Q5，第一三极管Q2的发射极连接第一信号端，此处具体为低电平信号端，即接地，第一三极管Q2的基极连接第一控制信号端Control-1，第一三极管Q2的集电极分别连接第一开关单元Q1的栅极以及电源端口VBAT；第二三极管Q4的发射极接地，第二三极管Q4的基极连接第二控制信号端Control-2，第二三极管Q4的集电极分别连接第三三极管Q5的基极以及电源端口VBAT；第三三极管Q5的发射极接地，第三三极管Q5的集电极分别连接第二开关单元Q3的栅极以及电源端口VBAT。此外，第一控制信号端Control-1连接第一电阻R11的一端，第一电阻R11另一端分别连接第一三极管Q2的发射极和第二电阻R12一端，第二电阻R12另一端接地；第二控制信号端Control-2连接第三电阻R21的一端，第三电阻R21另一端分别连接第二三极管Q4的发射极和第四电阻R22一端，第四电阻R22另一端接地，第二三极管Q4的集电极通过第五电阻R24连接第三三极管Q5的基极。

上述电路的具体驱动过程为：在初始状态下，第二控制信号端Control-2接地为低电平，第二三极管Q4关闭，第三三极管Q5导通，进而第二开关单元Q3导通，电源通过第二供电支路15给用电设备供电，第一控制信号端Control-1接地为低电平，第一三极管Q2关闭，第一开关单元Q1断开，第一供电支路11断开；在需要测量电量情况下，比如周期测量电量时，第一控制信号端Control-1输出高电平，第一三极管Q2导通，第一开关单元Q1导通，第二控制信号端Control-2输出高电平，第二三极管Q4导通，第三三极管Q5关闭，第二开关单元Q3关闭，电源通过第一供电支路11给用电设备供电。由于设备刚刚启动时，第一控制信号端Control-1和第二控制信号端Control-2均为低电平，通过上述设置，使电源快速通过第二供电支路15为用电设备供电，不必等待控制信号端的控制信号，且保持初始供电支路为第二供电支路15，在不进行电量测量情况下，无需控制信号参与即可实现低能耗供电。检测模块具体连接于电源端口VBAT和用电设备端口Vsystem处设置的第一采集点BATSNS1和第二采集点BATSNS2，第一采集点BATSNS1的电压值即为电源的供电电压。

进一步的，为对第一三极管Q2、第二三极管Q4和第三三极管Q5进行过流保护，第一三极管Q2的集电极、第二三极管Q4的集电极和第三三极管Q5的集电极分别通过第一上拉电阻R10、第二上拉电阻R20和第三上拉电阻R23连接电源端口VBAT，保证在三极管导通时不会产生过大的电流。

第一开关单元Q1的源极和漏极之间以及第二开关单元Q3的源极和漏极之间分别并联有反向二极管，避免场效应管反向击穿。

进一步的，分压电阻R0可以为可变电阻，电量检测电路还包括：阻值调节模块(图中未标出)，阻值调节模块由于根据第一供电支路11的电流值调节分压电阻R0的阻值。具体的，当第一供电支路11的电流值较大时，减小分压电阻R0的阻值，实现准确测量第一供电支路11两端电压的同时，减小能耗；在负载较大，第一供电支路11的电流值较小时，增加分压电阻R0的阻值，使第一供电支路11两端电压差增大，提高电量测量的准确性。

进一步的，还包括报警模块，报警模块检测处理模块得到的剩余电量是否低于预设值，该预设值可以为预设电量比例值，如20％，当剩余电量低于预设值时，以预设报警方式报警，如震动、蜂鸣或指示灯闪烁等。

另一方面，如图5所示，本发明实施例还提供一种电量检测方法，利用上述任一项的电量检测电路，该方法包括：

步骤11：获取第一供电支路的电流值以及电源端口的供电电压；

步骤12：根据电流值和供电电压确定所述电源的剩余电量；

步骤13：输出剩余电量。

其中，如图6所示，步骤12具体包括：

步骤121：根据电流值和电源的内阻确定电源的内部压降；

步骤122：根据内部压降和供电电压确定电源的实际电压；

步骤123：根据实际电压确定剩余电量。

本发明实施例提出的一种电量检测方法，主要目的是通过检测电源的供电电流得到电源的内部压降，结合电源供电电压从而得到电源实际供电电压，进而得到准确的电源剩余电量，而现有技术中，设置电量计芯片检测电池流出电量，得到剩余电量，该方法需要针对不同电池设置专门的电量计芯片，成本较高；或者在电池供电过程中读电池电压，然而针对如音箱等工作电流较大产品，很难通过读取电池供电电压得到准确的剩余电量，与现有技术相比，本申请文件中通过检测模块检测电源供电电流，利用供电电流及电源内阻确定电源内部压降，结合电源输出端电压得到电源实际供电电压，使得电源剩余电量检测更加准确，且无须根据电源类型调整电路，检测电路具有通用性。

再一方面，本发明实施例还提供一种音频设备，该设备包括：

内置电源以及如上述任一项的电量检测电路。

本发明实施例提出的一种音频设备，主要目的是通过检测电源的供电电流得到电源的内部压降，结合电源供电电压从而得到电源实际供电电压，进而得到准确的电源剩余电量，而现有技术中，设置电量计芯片检测电池流出电量，得到剩余电量，该方法需要针对不同电池设置专门的电量计芯片，成本较高；或者在电池供电过程中读电池电压，然而针对如音箱等工作电流较大产品，很难通过读取电池供电电压得到准确的剩余电量，与现有技术相比，本申请文件中通过检测模块检测电源供电电流，利用供电电流及电源内阻确定电源内部压降，结合电源输出端电压得到电源实际供电电压，使得电源剩余电量检测更加准确，且无须根据电源类型调整电路，检测电路具有通用性。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明实施例各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电量检测电路，其特征在于，包括:第一供电支路、检测模块和处理模块，

所述第一供电支路两端分别连接于电源端口和用电设备端口，所述第一供电支路上设置有分压电阻；

所述检测模块连接于所述第一供电支路，用于检测所述第一供电支路的电流值以及所述电源端口的供电电压，并发送给所述处理模块；

所述处理模块连接于所述检测模块，用于接收所述电流值以及所述供电电压，根据所述电流值和所述供电电压确定所述电源的剩余电量，并输出所述剩余电量；

还包括切换模块，

所述电源端口和所述用电设备端口之间还连接有第二供电支路；

所述切换模块分别连接于所述第一供电支路和所述第二供电支路，用于根据控制信号控制所述第二供电支路导通，所述第一供电支路断开，或者，

所述第一供电支路导通，所述第二供电支路断开；

在供电状态时，所述第二供电支路导通，所述第一供电支路断开；在电量检测状态时，所述第一供电支路导通，所述第二供电支路断开；

所述切换模块包括第一开关单元和第二开关单元；

所述第一开关单元和所述第二开关单元分别设置于所述第一供电支路和所述第二供电支路，用于根据所述控制信号分别控制所述第一供电支路和所述第二供电支路的通断；

还包括：第一三极管、第二三极管和第三三极管，

所述第一三极管的第一端连接第一信号端，所述第一三极管的第二端连接第一控制信号端，所述第一三极管的第三端分别连接所述第一开关单元的控制端以及所述电源端口；

所述第二三极管的第一端连接所述第一信号端，所述第二三极管的第二端连接第二控制信号端，所述第二三极管的第三端分别连接所述第三三极管的第二端以及所述电源端口；

所述第三三极管的第一端连接所述第一信号端，所述第三三极管的第三端分别连接所述第二开关单元的控制端以及所述电源端口。

2.根据权利要求1所述的电量检测电路，其特征在于，

所述第一开关单元和所述第二开关单元为P型晶体管。

3.根据权利要求1所述的电量检测电路，其特征在于，还包括：

显示模块，所述显示模块连接于所述处理模块，用于显示所述剩余电量。

4.根据权利要求1所述的电量检测电路，其特征在于，

所述分压电阻的阻值可调；

还包括：阻值调节模块，所述阻值调节模块用于根据所述第一供电支路的电流值调节所述分压电阻的阻值。

5.一种电量检测方法，利用权利要求1至4中任一项所述的电量检测电路，其特征在于，包括：

获取所述第一供电支路的电流值以及所述电源端口的供电电压；

根据所述电流值和所述供电电压确定所述电源的剩余电量；

输出所述剩余电量。

6.根据权利要求5所述的电量检测方法，其特征在于，所述根据所述电流值和所述供电电压确定所述电源的剩余电量的步骤，具体包括：

根据所述电流值和所述电源的内阻确定所述电源的内部压降；

根据所述内部压降和所述供电电压确定所述电源的实际电压；

根据所述实际电压确定所述剩余电量。

7.一种音频设备，其特征在于，包括：

内置电源以及如权利要求1至4中任一项所述的电量检测电路。

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