CN110646744A - 检测电路及电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测电路，包括比较单元、基准参考单元、检测单元及第一调整单元。比较单元包括第一输入端、第二输入端和输出端。基准参考单元与比较单元的第一输入端电连接，用于产生基准参考信号。检测单元与比较单元的第二输入端电连接，用于产生检测信号。第一调整单元的一端电连接于比较单元的输出端，且另一端与基准参考单元或者检测单元电连接。当比较单元的输出端的输出信号瞬间跳变时，第一调整单元对检测信号或者基准参考信号进行调节，以增大检测信号与基准参考信号之间的信号差值。本发明还公开一种电源装置。本发明能够提高电路工作的稳定性。

Description

检测电路及电源装置

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种检测电路及电源装置。

背景技术

电源装置通常包括用于提供电能的电池组，为了保证电源装置的安全使用通常需要对电池组的电压进行检测以防止电池组处于欠压状态或者对电池组的温度进行检测以防止电池组过温。

现有的检测电路通常采用比较器对采样信号和基准参考信号进行比较，当采样信号大于或者小于基准参考信号时，比较器的输出信号发生改变，以实现对电池温度或者电压的检测。然而，现有的检测电路，由于零漂的存在，当采样信号处于临界状态，即采样信号和基准参考信号较为接近或者相同时，会使得比较器的输出信号不停地改变(即不断地跳变)，进而导致检测电路工作不稳定，甚至损坏电子器件。

发明内容

本发明实施例公开一种检测电路及电源装置，能够提高检测电路工作的稳定性，进而提高电源装置的可靠性。

第一方面，本发明实施例公开的一种检测电路，包括：

比较单元，包括第一输入端、第二输入端和输出端；

基准参考单元，与所述比较单元的第一输入端电连接，用于产生基准参考信号；

检测单元，与所述比较单元的第二输入端电连接，用于产生检测信号；以及

第一调整单元，一端电连接于所述比较单元的输出端，且另一端与所述基准参考单元或者所述检测单元电连接；

当所述比较单元的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元对所述检测信号或者所述基准参考信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值。

第二方面，本发明实施例公开的电源装置，包括：

电池组，所述电池组包括多个电池模块；以及

如第一方面所述的检测电路，所述检测电路与所述电池组相连，用于对所述电池组进行电压或者温度检测。

本发明的检测电路及电源装置，由于包括了第一调整单元，当所述比较单元的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元对所述基准参考信号或者所述检测信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值，进而使得所述比较单元的输出端的输出信号在跳变后持续维持跳变后的状态，不会发生因检测信号和基准参考信号较为接近而使得输出信号不断跳变的情况，从而提高了检测电路工作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中的电源装置的原理框图。

图2为图1中的检测电路的第一种实施方式中的原理框图。

图3为图1中的检测电路的第二种实施方式中的原理框图。

图4为图1中的检测电路的第三种实施方式中的原理框图。

图5为图2中的检测电路的电路原理图。

图6为图4中的检测电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本申请提供一种电源装置及应用于该电源装置中的检测电路。所述检测电路用于对电源装置中的电池组进行电压或者温度检测，以防止因电池温度过高或者电压过低而带来安全隐患。本申请实施例中的检测电路可以提高检测电路在工作过程中的稳定性。下面结合附图对本申请的实施例进行介绍。

请参阅图1，本发明一实施例提供一种电源装置300。所述电源装置300包括电池组200及检测电路100。所述检测电路100与所述电池组200相连以对所述电池组200的状态参数进行检测。其中，所述状态参数包括电流、电压或者温度中的至少一种。本申请实施方式中，所述电源装置300为应急启动电源。在其他实施方式中，所述电源装置300还可以是其他类型的电源(如电动工具电源)，在此不做限定。

在一实施方式中，所述电池组200可包括一个或多个相连的电池模块(图未示)，其中，每个电池模块可以包括至少一个电芯(单体电池)，例如，电芯可以为重量轻、节能且环保的锂离子电芯。在一具体的实施方式中，所述多个电池模块可以通过串并联的组合方式来提高电池组200的输出电压和电流。

可以理解，依据具体的设计不同，电池组200所包括的电池模块的数量也不相同，例如，若需要电池组200输出的电压较高时，则可以将较多数量的电池模块串联，若需要电池组200输出较低的电压时，则将数量较少的电池模块串联即可，具体的电池模块的数量在此不做限定。

请参阅图2，在第一种实施方式中，所述检测电路100包括比较单元10、基准参考单元20、检测单元30以及第一调整单元40。其中，比较单元10包括第一输入端、第二输入端和输出端。

所述基准参考单元20与所述比较单元10的第一输入端电连接，用于产生基准参考信号。

所述检测单元30与所述比较单元10的第二输入端电连接，用于产生检测信号。

所述第一调整单元40的一端电连接于所述比较单元10的输出端，且另一端与所述检测单元30电连接。当所述比较单元10的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元40对所述检测信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值。

其中，所述比较单元10的输出端的输出信号瞬间跳变是指，所述比较单元10的输出端的输出信号由高电平变成低电平的瞬间，或者，所述比较单元10的输出端的输出信号由低电平变成高电平的瞬间。

请参阅图3，在第二种实施方式中，与第一种实施方式(图2)中的检测电路100不同的是，所述第一调整单元40的一端电连接于所述比较单元10的输出端，且另一端与所述基准参考单元20电连接。当所述比较单元10的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元对所述基准参考信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值。

综上，结合第一种实施方式和第二种实施方式，所述第一调整单元40的一端电连接于所述比较单元10的输出端，且另一端与所述基准参考单元20或者所述检测单元30电连接。当所述比较单元10的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元40对所述基准参考信号或者所述检测信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值。

本申请实施例中所公开的检测电路100，由于包括了第一调整单元40，当所述比较单元10的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元40对所述基准参考信号或者所述检测信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值，进而使得所述比较单元10的输出端的输出信号在跳变后持续维持跳变后的状态，不会发生因检测信号和基准参考信号较为接近而使得输出信号不断跳变的情况，从而提高了检测电路工作的稳定性。

本发明实施例所提供的电源装置300，由于采用了上述的检测电路100，能够在检测过程中提高电路的稳定性，进而提高了电源装置300的性能及品质。

请参阅图4，在第三种实施方式中，与第二种实施方式(图3)不同的是，所述检测电路100还包括控制单元50和第二调整单元60。所述第二调整单元60电连接于所述控制单元50和所述基准参考单元20之间。所述第二调整单元60用于对所述基准参考信号进行调节，以增大所述检测信号和所述基准参考信号之间的信号差值。

所述控制单元50还与所述检测单元30电连接以采集所述检测信号，并根据所采集到的检测信号控制所述第二调整单元60对所述基准参考信号进行调节。如此，可以实现对所述基准参考信号的双重调节，更加提高电路的稳定性和可靠性。

在本实施方式中，所述控制单元50可为单片机。所述控制单元50可包括多个信号采集端口、通信端口、多个控制端口等。

在一种实施方式中，所述第二调整单元60对所述基准参考单元20进行调节的优先级高于所述第一调整单元40的优先级。例如，所述第二调整单元60可以为软件调整，所述第一调整单元40可以为硬件调整。当控制单元50所采集到的检测信号大于第一预设阈值时，控制所述第二调整单元60工作以对所述基准参考信号进行调节。当控制单元50或者第二调整单元60发生故障时，检测信号会持续升高，当检测信号大于所述基准参考信号时，所述比较单元10的输出端的输出信号会发生跳变，此时，所述第一调整单元40工作以对所述基准参考信号进行调节，进而增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值，使得比较单元10的输出信号处于稳定状态，进而提高了电路工作的稳定性。其中，基准参考信号大于第一预设阈值。

请参阅图5，在一实施方式中，所述比较单元10包括比较器U，所述第一输入端为所述比较器U的反相输入端，所述第二输入端为所述比较器U的同相输入端，所述输出端为所述比较器U的输出端。

所述基准参考单元20包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。所述第一分压电阻R1和所述第二分压电阻R2串联于电源VCC和地之间。所述比较器U的反相输入端连接于所述第一分压电阻R1和所述第二分压电阻R2之间的连接节点N1。在本实施方式中，所述电源VCC由电池组100提供并经稳压后获得。

所述检测单元30包括第三分压电阻R3和第四分压电阻R4。所述第三分压电阻R3和所述第四分压电阻R4串联于检测对象VBAT和地之间。所述比较器U的同相输入端连接于所述第三分压电阻R3和所述第四分压电阻R4之间的连接节点N2。在本实施方式中，所述检测对象VBAT为电池模块，具体的可是一电池模块的正极。

所述第一调整单元40包括电阻R5、第一电子开关Q1和第二电子开关Q2。所述第一电子开关Q1的控制端与所述比较器U的输出端相连，所述第一电子开关Q1的第一连接端与电源VCC相连，所述第一电子开关Q1的第二连接端与所述第二电子开关Q2的控制端相连，所述第二电子开关Q2的第一连接端接地，所述第二电子开关Q2的第二连接端通过所述电阻R5与所述比较器U的同相输入端相连。

在具体的一种实施方式中，所述第一电子开关Q1的控制端、第一连接端和第二连接端分别对应PNP型三极管的基极、发射极和集电极。所述第二电子开关Q2的控制端、第一连接端和第二连接端分别对应N型MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)场效应管的栅极、源极和漏极。在本实施方式中，所述N型MOS场效应管为带有寄生二极管的MOS场效应管。

在一实施方式中，所述第一调整单元40还包括第一偏置电阻R6、第二偏置电阻R7、第三偏置电阻R8和第四偏置电阻R9。所述第一偏置电阻R6的第一端与所述第一电子开关Q1的第一连接端相连，且所述第一偏置电阻R6的第二端与所述第一电子开关Q1的控制端相连。所述第一电子开关Q1的控制端通过所述第二偏置电阻R7与所述比较器U的输出端相连。所述第三偏置电阻R8的第一端与所述第二电子开关Q2的第一连接端相连，且所述第三偏置电阻R8的第二端与所述第二电子开关Q2的控制端相连。所述第二电子开关Q2的控制端通过所述第四偏置电阻R9与所述第一电子开关Q1的第二连接端相连。

在本申请实施例中，检测电路100用于检测电池模块的电压，以对电池组100进行欠压保护。下面对本申请实施例中的检测电路100的工作原理进行介绍。

本申请实施例中，以连接节点N1处的电压(基准参考信号)设置为2.5V为例进行说明。在电池组100的使用过程中电池模块的电量会逐渐下降，当连接节点N2处的电压(检测信号)大于连接节点N1处的电压时，比较器U的同相输入端的输入电压大于反相输入端的输入电压，此时比较器U的输出端输出高电平信号，使得第一电子开关Q1处于截止状态，第二电子开关Q2处于截止状态，即此时的第一调整单元40不工作。当连接节点N2处的电压小于连接节点N1处的电压的瞬间，比较器U的输出端输出低电平信号，使得第一电子开关Q1处于导通状态，第二电子开关Q2处于导通状态，进而使得电阻R5和第四分压电阻R4并联，将连接节点N2处的电压拉的更低，即增大了检测信号和基准参考信号之间的信号差值，使得输出端持续输出低电平信号，不会发生跳变的情况。

需要说明的是，当比较器U的输出信号变为低电平信号时，后端控制单元可以根据该信号控制电池组100停止放电，以对电池组100进行保护。

请参阅图6，在另一实施方式中，所述比较单元10、所述基准参考单元20以及所述检测单元30的结构和图5中的检测电路100相同，不同的是本申请实施例中的检测单元30用于检测电池组200的温度，所述第三分压电阻R3和所述第四分压电阻R4串联于电源VCC和地之间，且所述第三分压电阻R3为负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)热敏电阻。

此外，本实施例中的第一调整单元40’的结构和连接关系也和图5中的第一调整单元40也不同。本申请实施例中，第一调整单元40’包括第一电子开关Q3和电阻R10。所述第一电子开关Q3的控制端和所述比较器U的输出端相连，所述第一电子开关Q3的第一连接端接地，所述第一电子开关Q3的第二连接端通过所述电阻R10连接于所述连接节点N1。

在一实施方式中，所述第一电子开关Q3的控制端、第一连接端和第二连接端分别对应N型MOS场效应管的栅极、源极和漏极。在本实施方式中，所述N型MOS场效应管还带有寄生二极管。

在一种具体的实施方式中，所述第一调整单元40还包括第一偏置电阻R11。所述第一电子开关Q3的控制端通过所述第一偏置电阻R11与所述比较器U的输出端相连。

所述第二调整单元60包括第二电子开关Q4。所述第二电子开关Q4的控制端与所述控制单元50相连，所述第二电子开关Q4的第一连接端接地，所述第二电子开关Q4的第二连接端连接所述连接节点N1。

进一步地，所述第二调整单元60还包括二极管D和第二偏置电阻R12。所述二极管D串联于所述控制单元50和所述第二电子开关Q4的控制端之间。具体地，所述所述第二电子开关Q4的控制端与所述二极管D的阳极相连，且所述二极管D的阴极连接所述控制单元50。所述第二电子开关Q4的控制端通过所述第二偏置电阻R12与所述电源VCC相连。

在一实施方式中，所述第二电子开关Q4的控制端、第一连接端和第二连接端分别对应N型MOS场效应管的栅极、源极和漏极。其中，所述N型MOS场效应管还带有寄生二极管。

下面对图6中所示的检测电路100的工作原理进行介绍。

本申请实施例中，以连接节点N1处的电压(基准参考信号)设置为3.33V为例进行说明。当控制单元50采集到连接节点N2处的电压小于预设电压(其中，预设电压小于基准参考电压，如3V)时，控制单元50输出低电平信号，使得二极管D导通，此时第二电子开关Q4处于截止状态，比较器U的输出端输出低电平信号，进而使得第一电子开关Q3也处于截止状态，此时，第一调整单元40’和第二调整单元60均不工作，即连接节点N1处的电压不受影响。当电池组200表面的温度继续升高时，第三分压电阻R3的阻值会降低，而导致连接节点N2的电压升高，当连接节点N2的电压升高至大于预设电压时，控制单元50输出高电平信号而使得二极管D截止，此时第二电子开关Q4导通，进而将连接节点N1处的电压拉至地(0V)，此时，比较器U的输出端输出高电平信号。由于基准参考信号被拉0V，增大了检测信号和基准参考信信号之间的信号差值，使得比较器U持续输出高电平信号，不会发生跳变。

当控制单元50出现故障，或者第二调整单元60出现故障时，电池组200的温度会持续升高，进而导致连接节点N2处的电压会继续升高，当连接节点N2处的电压升高至大于3.33V时，比较器U的输出端输出高电平信号，使得第一电子开关Q3导通，进而使得电阻R10与第二分压电阻R2并联，使得连接节点N1处的电压降低(基准参考信号降低)，进而增大了检测信号与基准参考信号之间的电压差值，从而使得比较器U持续输出高电平信号，不会发生跳变的情况。

应理解，所述检测电路100应用于电源装置300中仅仅是一个示例，所述检测电路100还可以应用于其他需要对温度或者电池电压进行检测的电子设备中。

以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种检测电路，其特征在于，包括：

比较单元，包括第一输入端、第二输入端和输出端；

基准参考单元，与所述比较单元的第一输入端电连接，用于产生基准参考信号；

检测单元，与所述比较单元的第二输入端电连接，用于产生检测信号；以及

第一调整单元，一端电连接于所述比较单元的输出端，且另一端与所述基准参考单元或者所述检测单元电连接；

当所述比较单元的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元对所述检测信号或者所述基准参考信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值。

2.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一调整单元与所述检测单元电连接；当所述比较单元的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述调整单元对所述检测信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值。

3.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一调整单元与所述基准参考单元电连接；当所述比较单元的输出端的输出信号瞬间跳变时，所述第一调整单元对所述基准参考信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值。

4.如权利要求3所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括控制单元和第二调整单元；所述第二调整单元连接于所述控制单元与所述基准参考单元之间，用于对所述基准参考信号进行调节，以增大所述检测信号与所述基准参考信号之间的信号差值；所述控制单元还与所述检测单元电连接以采集所述检测信号，并根据所采集到的检测信号控制所述第二调整单元对所述基准参考信号进行调节。

5.如权利要求4中所述的检测电路，其特征在于，所述第二调整单元对所述基准参考单元进行调节的优先级高于所述第一调整单元。

6.如权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述第一调整单元包括电阻、第一电子开关和第二电子开关；所述第一电子开关的控制端与所述比较单元的输出端相连，所述第一电子开关的第一连接端与电源相连，所述第一电子开关的第二连接端与所述第二电子开关的控制端相连，所述第二电子开关的第一连接端接地，所述第二电子开关的第二连接端通过所述电阻与所述第二输入端相连。

7.如权利要求3所述的检测电路，其特征在于，第一调整单元包括第一电子开关和电阻；所述第一电子开关的控制端和所述比较单元的输出端相连，所述第一电子开关的第一连接端接地，所述第一电子开关的第二连接端通过所述电阻连接于所述基准参考单元。

8.如权利要求4所述的检测电路，其特征在于，第二调整单元包括第二电子开关；所述第二电子开关的控制端与所述控制单元相连，所述第二电子开关的第一连接端接地，所述第二电子开关的第二连接端连接所述基准参考单元。

9.如权利要求1-8任一项所述的检测电路，其特征在于，所述比较单元包括比较器；所述第一输入端为所述比较器的反相输入端，所述第二输入端为所述比较器的同相输入端。

10.一种电源装置，其特征在于，包括：

电池组，所述电池组包括一个或多个电池模块；以及

如权利要求1-9中任意一项所述的检测电路，所述检测电路与所述电池组相连，用于对所述电池组的状态参数进行检测。

Images