CN114448411A - 用于电池接入或脱离的按键控制电路、方法及其相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电池接入或脱离的按键控制电路、方法及其相关设备，该电路包括：按键识别模块，用以识别针对外部按键的按键动作，并根据识别结果输出按键指示信号；按键处理模块，与按键识别模块连接，用以在按键指示信号有效时，根据电路主功率管的控制信号的电平状态判断按键动作为指示电池接入还是脱离，并根据判断结果基于第一时钟信号和第二时钟信号的其中之一、及保护触发指示信号生成第一驱动信号，以触发实现对电池的充放电路径的通断控制。本发明能够使电池充放电路径的通断状态外部可控，增加了对电池接入及脱离的控制方式的多样性，方便用户的应用选择，增强了用户体验。

Description

用于电池接入或脱离的按键控制电路、方法及其相关设备

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种用于电池接入或脱离的按键控制电路、方法及其相关设备。

背景技术

随着科技的发展，人们对某些电池供电设备的工作寿命提出了更高的需求，人们总是希望电池供电设备能尽可能的延长工作寿命，减少电池更换次数。设备的研发生产厂家也在不断寻找优化功耗或提升后备电池寿命的方案。

实际使用中相当一部分电池供电设备是不需要长时间连续供电的，例如智能水表、燃气表、部分POS机、手机智能设备等，在实际应用时，这些设备的电池往往只需要在使用时进行供电即可，其他时间均可以处于低功耗待机状态，此时若电池始终供电将大大降低电池的使用寿命，即便厂家使用低功耗的处理器，对这些以年为时间单位工作的设备来说待机功耗仍然不容忽视。

当前的电池接入多采用手动类似插入充电器的方式激活芯片并接入电池，电池脱离则主要依赖于保护状态的触发，通过电路内部控制，关闭环路上的功率管，实现脱离，再次接入则仍需要插入充电器。接入及脱离方式较为单一，用户体验性差。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电池接入或脱离的按键控制电路、方法及其相关设备，可以使电池充放电路径的通断状态外部可控，增加了对电池接入及脱离的控制方式的多样性，方便用户的应用选择，增强了用户体验。

一方面，根据本发明提供的一种用于电池接入或脱离的按键控制电路，包括：按键识别模块，用以识别针对外部按键的按键动作，并根据识别结果输出按键指示信号，所述按键指示信号有效时表征按键动作有效；按键处理模块，与所述按键识别模块连接，接收所述按键指示信号、第一时钟信号、第二时钟信号、保护触发指示信号和控制信号，用以在所述按键指示信号有效时，根据所述控制信号的电平状态判断所述按键动作为指示电池接入还是脱离，并根据判断结果基于所述第一时钟信号和所述第二时钟信号的其中之一、及所述保护触发指示信号生成第一驱动信号，所述第一驱动信号用以触发实现对电池的充放电路径的通断控制，其中，当所述按键动作为指示电池脱离的情况下，所述按键处理模块为基于所述第一时钟信号开始计时，并在计时值达到第一阈值时生成具有第一电平状态的所述第一驱动信号；当所述按键动作为指示电池接入且所述保护触发指示信号无效的情况下，所述按键处理模块为基于所述第二时钟信号开始计时，并在计时值达到第二阈值时生成具有第二电平状态的所述第一驱动信号，所述保护触发指示信号无效时表征当前电池保护未触发。

可选地，当所述按键动作为指示电池脱离的情况下，所述按键处理模块还接收充放电指示信号，并用以在所述充放电指示信号有效时，切换所述第一驱动信号至第二电平状态，所述充放电指示信号有效时表征当前电池处于充电状态。

可选地，所述按键处理模块还接收第三时钟信号，并用以在生成具有第一电平状态的所述第一驱动信号时，基于所述第三时钟信号开始计时，并在计时值达到第三阈值时生成第二驱动信号，所述第二驱动信号用以触发实现对电池保护芯片的关闭或休眠控制。

可选地，所述按键识别模块包括：依次串联于电池的正极端与电池的负极端之间的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的漏极连接，所述第二晶体管和所述第三晶体管的栅极均通过第一电阻与按键识别端连接，所述第四晶体管的栅极与所述第四晶体管的漏极连接；依次串联于所述电池的正极端与所述电池的负极端之间的第五晶体管和第六晶体管，所述第五晶体管和所述第六晶体管的栅极均与第一节点连接；以及连接于所述第一节点与按键指示信号输出端之间的第一反相器，其中，所述第一节点对应为所述第二晶体管和所述第三晶体管的连接节点；所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第五晶体管均为PMOS晶体管，所述第三晶体管、所述第四晶体管和所述第六晶体管均为NMOS晶体管，其中，所述按键识别端的电位在外部按键有按键动作时为高电平状态。

可选地，所述按键识别模块还包括：第七晶体管，所述第七晶体管的漏极与所述第二晶体管的栅极连接，所述第七晶体管的源极与所述电池的负极端连接，所述第七晶体管的栅极与所述第七晶体管的源极连接。

可选地，所述按键识别模块还包括：第二电阻，所述第二电阻连接于所述第二晶体管的栅极和第二节点之间，其中，所述第二节点对应为所述第五晶体管和所述第六晶体管的连接节点。

可选地，所述按键识别模块包括：依次串联于电池的正极端与电池的负极端之间的第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管和第十一晶体管，所述第八晶体管的栅极与所述第八晶体管的漏极连接，所述第九晶体管和所述第十晶体管的栅极均通过第三电阻与按键识别端连接，所述第十一晶体管的栅极与所述第十一晶体管的漏极连接；依次串联于所述电池的正极端与所述电池的负极端之间的第十二晶体管和第十三晶体管，所述第十二晶体管和所述第十三晶体管的栅极均与第三节点连接；以及连接于第四节点与按键指示信号输出端之间的第二反相器，其中，所述第三节点对应为所述第九晶体管和所述第十晶体管的连接节点，所述第四节点对应为所述第十二晶体管和所述第十三晶体管的连接节点；所述第八晶体管、所述第九晶体管和所述第十二晶体管均为PMOS晶体管，所述第十晶体管、所述第十一晶体管和所述第十三晶体管均为NMOS晶体管，其中，所述按键识别端的电位在外部按键有按键动作时为低电平状态。

可选地，所述按键识别模块还包括：第十四晶体管，所述第十四晶体管的漏极与所述第九晶体管的栅极连接，所述第十四晶体管的源极与所述电池的负极端连接，所述第十四晶体管的栅极与所述第十四晶体管的源极连接。

可选地，所述按键识别模块还包括：第四电阻，所述第四电阻连接于所述第九晶体管的栅极和所述第四节点之间。

可选地，所述按键处理模块包括：第一计时器，用以在所述按键指示信号和所述控制信号均有效时，基于所述第一时钟信号开始计时，并在计时值达到所述第一阈值时输出脱离指示信号；第三反相器，输入端接收所述控制信号；第二计时器，与所述第三反相器的输出端连接，用以在所述按键指示信号有效、所述保护触发指示信号和所述控制信号均无效时，基于所述第二时钟信号开始计时，并在计时值达到所述第二阈值时输出接入指示信号；锁存器，分别与所述第一计时器和所述第二计时器的输出端连接，用以对所述脱离指示信号或所述接入指示信号锁存后输出初始第一驱动信号，逻辑判断单元，与所述锁存器的输出端连接，用以根据所述初始第一驱动信号生成第一驱动信号。

可选地，所述逻辑判断单元还接收所述充放电指示信号，并用以在所述充放电指示信号有效时生成反馈信号至所述第二计时器，以控制所述第二计时器输出所述接入指示信号。

可选地，所述逻辑判断单元还接收所述第三时钟信号，并用以在所述第一驱动信号为第一电平状态时，基于所述第三时钟信号开始计时，并在计时值达到所述第三阈值时生成所述第二驱动信号。

另一方面，根据本发明提供的一种电池保护芯片，如上述的用于电池接入或脱离的按键控制电路，用以识别针对外部按键的按键动作，并根据识别结果生成驱动信号；驱动控制电路，与所述用于电池接入或脱离的按键控制电路连接，用以根据所述驱动信号生成控制信号，所述控制信号用以实现对电池充放电路径的关断控制。

再一方面，根据本发明提供的一种用电设备，按键；电池；如上述的电池保护芯片，分别与所述按键和所述电池连接，用以根据按键动作为所述电池提供连通/断开的充放电路径。

又一方面，根据本发明提供的一种用于电池接入或脱离的按键控制电路方法，该方法可应用于如上述的用于电池接入或脱离的按键控制电路，包括：识别针对外部按键的按键动作；在识别到所述按键动作有效时基于当前电路主功率管的通断状态判断所述按键动作为指示电池接入还是脱离；当所述按键动作为指示电池脱离的情况下，对所述按键动作的有效时间进行计时，若在计时值达到第一阈值的过程中所述按键动作持续有效，触发实现对电池的充放电路径的关断控制；当所述按键动作为指示电池接入，且当前电路无保护触发的情况下，对所述按键动作的有效时间进行计时，若在计时值达到第二阈值的过程中所述按键动作持续有效，触发实现对电池的充放电路径的导通控制。

可选地，触发实现对电池的充放电路径的关断控制之后还包括：判断电池的充放电路径关断前电池的充放电状态；若判定电池为充电状态，触发实现对电池的充放电路径的导通控制；若判定电池为放电状态，维持对电池的充放电路径的关断控制。

可选地，判定电池为放电状态后还包括：开始计时，在计时值达到第三阈值时触发实现对电池保护芯片的关闭或休眠控制。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种用于电池接入或脱离的按键控制电路、方法及其相关设备，通过设置按键识别电路，可以实现针对外部按键的按键动作的有效性识别，进而在外部按键动作有效时，通过按键处理模块根据表征电路主功率管通断状态的控制信号判断当前按键动作的指示的按键目的为控制电池接入还是脱离，并根据判断结果基于不同的时钟信号开始计时，判断按键动作是否真实有效，避免误触发。在计时值达到相应阈值后产生不同电平状态的第一驱动信号以触发实现对电池的充放电路径的通断控制，实现通过外部按键对电池充放电路径的通断状态(即电池接入或脱离)的控制，增加了对电池接入及脱离的控制方式的多样性，方便用户的应用选择，增强了用户体验。同时，在计时之前，基于对保护触发指示信号的判断，可以避免在保护状态下开启功率管而对电池或电路造成的损伤，提高了按键控制的安全性。

采用按键处理模块根据充电不间断原则，基于充放电指示信号对当前电池的充放电状态进行判断，进而根据判断结果选择输出的第一驱动信号的电平状态，可以在电池为充电状态时实现对电池的持续不间断充电，有助于提高电池的使用寿命。

基于第三时钟信号在电池的充放电路径关断的一定时间后控制关闭或休眠整个电池保护芯片，有助于降低系统能耗。另一方面，本公开中采用按键控制电池接入或脱离的控制方式，可以在电池的充放电路径关断的一定时间后控制关闭或休眠整个电池保护芯片而不影响电池的充放电路径的再次开启(开启时可根据芯片外部的按键电路唤醒芯片)，相较于需要芯片监控电池状态而自动开启充放电路径的控制方式，能够有效的降低功耗，节省能量。

在本公开的按键识别模块连接结构中，只需控制改变反相器的输入端的连接位置，即可实现对不同的外部按键电路(高电平触发识别的电路结构或低电平触发识别的电路结构)均进行有效的按键识别，适用性广。

在按键识别模块中设置如第七晶体管或第十四晶体管的连接结构，有助于提高按键识别模块的防浪涌特性，提高电路性能。

在按键识别模块中设置如第二电阻或第四电阻的连接结构，在电路按键识别端外部悬空时，可以通过第二电阻或第四电阻设置默认的按键识别端电位，保证电路的稳定性。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据本公开实施例提供的用于电池接入或脱离的按键控制电路的结构框图；

图2示出根据本公开第一实施例提供的按键识别模块的电路结构示意图；

图3示出根据本公开第二实施例提供的按键识别模块的电路结构示意图；

图4示出根据本公开实施例提供的按键处理模块的结构示意图；

图5示出根据本公开实施例提供的用于电池接入或脱离的按键控制方法的流程框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

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。

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

图1示出根据本公开实施例提供的用于电池接入或脱离的按键控制电路的结构框图，图2示出根据本公开第一实施例提供的按键识别模块的电路结构示意图，图3示出根据本公开第二实施例提供的按键识别模块的电路结构示意图，图4示出根据本公开实施例提供的按键处理模块的结构示意图。

如图1所示，本实施例中，用于电池接入或脱离的按键控制电路(以下简称按键控制电路)包括：按键识别模块100和按键处理模块200。

其中，按键识别模块100用以识别针对外部按键的按键动作，并根据识别结果输出按键指示信号Key_in。该按键指示信号Key_in有效时表征按键动作有效，例如，按键指示信号Key_in为高电平状态时有效。

按键识别模块100主要根据不同的外围配置(如图2和图3中虚线部分的外部按键T1和电阻R5)，在按键T1被按下时，按键识别模块100根据按键T1按下后电路的电位变化识别按键动作，并输出有效的(如为高电平的)按键指示信号Key_in，以指示此刻外部有按键请求。应当理解的是，图2和图3中虚线部分的外围配置电路结构仅是简单的示例性结构，仅用以表示在外部按键有按键动作即按键闭合时按键识别端F上的电位变化情况，以便于对本公开按键识别模块100的应用场景进行理解。因此，对于其它的可以通过按键操作实现按键识别端F上的高、低电位切换配置的电路结构，本公开中的按键识别模块100也均可以进行有效的识别，也均应在本发明的保护范围之内。

在本公开第一实施例中，参考图2，本实施例中，按键识别模块100为识别上拉式的外围配置结构(即对应高电平触发识别的电路结构)，也即是说，当采用本实施例结构的按键识别结构与外部的按键的配置电路连接时，在默认状态(即按键T1处于关断状态)下，按键识别端F的电位为低电平状态，而当按键T1有按键动作即处于闭合状态时，按键识别端F的电位为高电平状态。按键识别模块100具体包括：第一电阻R1、第一晶体管Mp1、第二晶体管Mp2、第三晶体管Mn2、第四晶体管Mn3、第五晶体管Mp3、第六晶体管Mn4和第一反相器U1。其中，第一晶体管Mp1、第二晶体管Mp2、第三晶体管Mn2和第四晶体管Mn3依次串联于电池的正极端BYPS与电池的负极端BATN之间，且第一晶体管Mp1的栅极与第一晶体管Mp1的漏极连接，第二晶体管Mp2和第三晶体管Mn2的栅极均通过第一电阻R1与按键识别端F连接，第四晶体管Mn3的栅极与第四晶体管Mn3的漏极连接。第五晶体管Mp3和第六晶体管Mn4依次串联于电池的正极端BYPS与电池的负极端BATN之间，且第五晶体管Mp3和第六晶体管Mn4的栅极均与第一节点a连接。第一反相器U1连接于第一节点a与按键指示信号输出端之间。其中，第一节点a对应为第二晶体管Mp2和第三晶体管Mn2的连接节点。

进一步地，本实施例中，第一晶体管Mp1、第二晶体管Mp2和第五晶体管Mp3均为PMOS晶体管，第三晶体管Mn2、第四晶体管Mn3和第六晶体管Mn4均为NMOS晶体管。

进一步地，本实施例中，按键识别模块100还包括：第七晶体管Mn1。第七晶体管Mn1的漏极与第二晶体管Mp2的栅极连接，第七晶体管Mn1的源极与电池的负极端BATN连接，第七晶体管Mn1的栅极与第七晶体管Mn1的源极连接。第七晶体管Mn1如为NMOS晶体管。通过第七晶体管Mn1有助于提高本实施例中按键识别模块100的防浪涌特性，提高电路性能。

进一步地，本实施例中，按键识别模块100还包括：第二电阻R2。第二电阻R2连接于第二晶体管Mp2的栅极和第二节点b之间。其中，第二节点b对应为第五晶体管Mp3和第六晶体管Mn4的连接节点。在电路按键识别端F外部悬空时，可以通过第二电阻R2设置默认的按键识别端电位，保证电路的稳定性。

本实施例中，当按键T1被按下而处于导通状态时，按键识别端F被按键T1拉高至高电位，由此第三晶体管Mn2、第四晶体管Mn3导通，第一晶体管Mp1、第二晶体管Mp2截止，第一节点a被拉低至低电位，经过第一反相器U1后，按键指示信号输出端输出的按键指示信号Key_in也为高电平(有效状态)，指示当前有按键动作。当按键动作终止后，在电阻R5的作用下，按键识别端F被拉低至低电位，由此第三晶体管Mn2、第四晶体管Mn3截止，第一晶体管Mp1、第二晶体管Mp2导通，第一节点a被拉高至高电位，经过第一反相器U1后，按键指示信号输出端输出的按键指示信号Key_in也为低电平(无效状态)，指示当前按键动作解除。

在本公开第二实施例中，参考图3，本实施例中，按键识别模块100为识别下拉式的外围配置结构(即对应低电平触发识别的电路结构)，也即是说，当采用本实施例结构的按键识别结构与外部的按键的配置电路连接时，在默认状态(即按键T1处于关断状态)下，按键识别端F的电位为高电平状态，而当按键T1有按键动作即处于闭合状态时，按键识别端F的电位为低电平状态。按键识别模块100具体包括：第三电阻R3、第八晶体管Mp4、第九晶体管Mp5、第十晶体管Mn6、第十一晶体管Mn7、第十二晶体管Mp6、第十三晶体管Mn8和第二反相器U2。其中，第八晶体管Mp4、第九晶体管Mp5、第十晶体管Mn6和第十一晶体管Mn7依次串联于电池的正极端BYPS与电池的负极端BATN之间，第八晶体管Mp4的栅极与第八晶体管Mp4的漏极连接，第九晶体管Mp5和第十晶体管Mn6的栅极均通过第三电阻R3与按键识别端F连接，第十一晶体管Mn7的栅极与第十一晶体管Mn7的漏极连接。第十二晶体管Mp6和第十三晶体管Mn8依次串联于电池的正极端BYPS与电池的负极端BATN之间，第十二晶体管Mp6和第十三晶体管Mn8的栅极均与第三节点c连接。第二反相器U2串联于第四节点d与按键指示信号输出端之间。其中，第三节点c对应为第九晶体管Mp5和第十晶体管Mn6的连接节点，第四节点d对应为第十二晶体管Mp6和第十三晶体管Mn8的连接节点。

进一步地，第八晶体管Mp4、第九晶体管Mp5和第十二晶体管Mp6均为PMOS晶体管，第十晶体管Mn6、第十一晶体管Mn7和第十三晶体管Mn8均为NMOS晶体管。

进一步地，本实施例中，按键识别模块100还包括：第十四晶体管Mn5。第十四晶体管Mn5的漏极与第九晶体管Mp5的栅极连接，第十四晶体管Mn5的源极与电池的负极端BATN连接，第十四晶体管Mn5的栅极与第十四晶体管Mn5的源极连接。第十四晶体管Mn5如为NMOS晶体管。通过第十四晶体管Mn5有助于提高按键识别模块100的防浪涌特性，提高电路性能。

进一步地，本实施例中，按键识别模块100还包括：第四电阻R4。第四电阻R4连接于第九晶体管Mp5的栅极和第四节点d之间。在电路按键识别端F外部悬空时，可以通过第四电阻R4设置默认的按键识别端电位，保证电路的稳定性。

本实施例中，当按键T1被按下而处于导通状态时，按键识别端F被按键T1拉高至低电位，由此第八晶体管Mp4、第九晶体管Mp5导通，第十晶体管Mn6、第十一晶体管Mn7截止，第一节点a被拉高至高电位，使得第十二晶体管Mp6截止，第十三晶体管Mn8导通，第二节点d被拉低至低电位，经过第二反相器U2后，按键指示信号输出端输出的按键指示信号Key_in被转换为高电平(有效状态)，指示当前有按键动作。当按键动作终止后，在电阻R5的作用下，按键识别端F被拉高至高电位，由此第八晶体管Mp4、第九晶体管Mp5截止，第十晶体管Mn6、第十一晶体管Mn7导通，第一节点a被拉低至低电位，使得第十二晶体管Mp6导通，第十三晶体管Mn8截止，第二节点d被拉高至高电位，经过第二反相器U2后，按键指示信号输出端输出的按键指示信号Key_in被转换为低电平(无效状态)，指示当前按键动作解除。

结合图2和图3，可以轻易理解的是，本公开所示出的两种不同实施例中的按键识别电路100的电路结构基本相同，其区别之处仅在于外部连接的按键电路结构不同，以及有效接入电路中的反相器的数量不同，如此，基于本公开的按键识别模块连接，只需对按键识别模块100中的一个反相器进行短接或接入控制，即可实现针对不同的外部按键电路(上拉结构或下拉结构)，均能够进行有效的进行按键动作的识别，适用性广。另一方面，图2和图3中相应的反相器也可由其它具有滞回功能的逻辑门电路实现，本发明对此不做限定。

需要说明的是，本公开中按键识别模块100包括但不限于上述图2和图3中所示的电路结构。在本公开的其它实施例中，也可采用其它本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下能够想到的电路结构，只要实现的功能与图2或图3中所公开的相同或相似即可。

结合图1和图4，按键处理模块200与按键识别模块300连接，接收按键指示信号Key_in、第一时钟信号Clk_off、第二时钟信号Clk_on、保护触发指示信号Prot和控制信号Dry_h，用以在按键指示信号Key_in有效时，根据控制信号Dry_h的电平状态判断按键动作为指示电池接入还是脱离，并根据判断结果基于第一时钟信号Clk_off和第二时钟信号Clk_on的其中之一、以及保护触发指示信号Prot生成第一驱动信号Func_dry，该第一驱动信号Func_dry用以触发实现对电池的充放电路径的通断控制。

需要说明的是，保护触发指示信号Prot用以表征当前电池或与电池连接的保护芯片是否有触发各保护项的其中任一，当电路(电池保护芯片中的集成电路)触发任一种保护时，保护触发指示信号Prot为有效状态(如高电平状态)，在电路正常工作即未触发保护的状态下，保护触发指示信号Prot默认为无效状态(如低电平状态)。同时，控制信号Dry_h为由电池保护芯片中的驱动控制电路300基于第一驱动信号Func_dry产生的用以控制芯片主功率管导通/关断的栅极端控制信号，当控制信号Dry_h为高电平时可控制主功率管导通，当控制信号Dry_h为低电平时可控制主功率管截止。应当理解的是，在主功率管处于导通状态的情况下识别到的有效按键动作为指示电池脱离，在主功率管处于截止状态的情况下识别到的有效按键动作为指示电池接入。

进一步地，当按键动作为指示电池脱离的情况下，按键处理模块200为基于第一时钟信号Clk_off开始计时，并在计时值达到第一阈值时生成具有第一电平状态(如高电平)的第一驱动信号Func_dry；当按键动作为指示电池接入且保护触发指示信号Prot无效的情况下，按键处理模块200为基于所述第二时钟信号Clk_on开始计时，并在计时值达到第二阈值时生成具有第二电平状态(如低电平)的第一驱动信号Func_dry。

本实施例中，按键处理模块200主要由基础的数字单元组成。参考图4，按键处理模块200包括：第一计时器210、第三反相器U3、第二计时器220、锁存器230以及逻辑判断单元240。其中，第一计时器210用以在按键指示信号Key_in和控制信号Dry_h均有效时，基于第一时钟信号Clk_off开始计时，并在计时值达到第一阈值时输出脱离指示信号Func_off。第三反相器U3的输入端接收控制信号Dry_h，第二计时器220与第三反相器U3的输出端连接，用以在按键指示信号Key_in有效、且保护触发指示信号Prot和控制信号Dry_h均无效时，基于第二时钟信号Clk_on开始计时，并在计时值达到第二阈值时输出接入指示信号Func_on。锁存器230分别与第一计时器210和第二计时器220的输出端连接，用以对脱离指示信号Func_off或接入指示信号Func_on锁存后输出初始第一驱动信号Func_dry0。逻辑判断单元240与锁存器230的输出端连接，用以根据初始第一驱动信号Func_dry0生成第一驱动信号Func_dry。

进一步地，当按键动作为指示电池脱离的情况下，按键处理模块200还接收充放电指示信号Chg_on，并用以在充放电指示信号Chg_on有效时，切换第一驱动信号Func_dry至第二电平状态(如低电平)，该充放电指示信号Chg_on有效时(如为高电平时)表征当前电池处于充电状态。本实施例中，当按键动作为指示电池脱离的情况下，为由按键处理模块200中的逻辑判断单元240接收充放电指示信号Chg_on，并用以在充放电指示信号Chg_on有效时，生成反馈信号Rst至第二计时器220，以控制第二计时器220输出接入指示信号Func_on，进而基于接入指示信号Func_on控制逻辑判断单元240输出具有第二电平状态的第一驱动信号Func_dry。

进一步地，按键处理模块200还接收第三时钟信号Clk_pd，并用以在生成具有第一电平状态的第一驱动信号Func_dry时，基于第三时钟信号Clk_pd开始计时，并在计时值达到第三阈值时生成第二驱动信号Func_pd，该第二驱动信号Func_pd用以触发实现对电池保护芯片的关闭或休眠控制。本实施例中，可在按键处理模块200中的逻辑判断单元240中设置第三计时器，在生成具有第一电平状态的第一驱动信号Func_dry时，由逻辑判断单元240中的第三计时器基于第三时钟信号Clk_pd开始计时，并在计时值达到第三阈值时生成第二驱动信号Func_pd。

可选地，本公开中，第一时钟信号Clk_off、第二时钟信号Clk_on、及第三时钟信号Clk_pd可由电路内部的振荡器及分频模块产生，此处不再赘述。同时，上述第一阈值、第二阈值和第三阈值的具体数值可以相同也可以不同，具体应根据实际的电路应用场景具体设置，此处也不再赘述。

示例性的，当按键按下时，按键识别模块100识别并输出为高电平的按键指示信号Key_in至第一或第二计时器。1)若此时控制信号Dry_h为高电平状态，表示所识别到的按键动作为指示电池脱离，第二计时器220不工作。此时不论保护触发指示信号Prot为何种电平状态，均触发第一计时器210基于第一时钟信号Clk_off开始计时，当计时值达到第一阈值时(即在预设时间内按键指示信号Key_in持续有效)，第一计时器210生成高电平的脱离指示信号Func_off并输入至锁存器230，由锁存器230对该状态进行存储后输出高电平的初始第一驱动信号Func_dry0至逻辑判断单元240，由逻辑判读单元240输出高电平的第一驱动信号Func_dry至驱动控制电路300，以触发驱动控制电路300生成低电平的控制信号控制芯片中的主功率管关断，继而断开电池的充放电路径，实现电池的脱离。同时，在控制主功率管关断的过程中，还包括由逻辑判读单元240基于充放电指示信号Chg_on进行充放电状态判断，若接收到的充放电指示信号Chg_on为高电平，则表示当前为充电状态，若电池设置有充电不间断原则，由逻辑判读单元240生成如高电平的反馈信号Rst至第二计时器220，以控制第二计时器220立刻输出接入指示信号Func_on，进而基于接入指示信号Func_on控制逻辑判断单元240输出低电平的第一驱动信号Func_dry，开启主功率管，继续对电池进行充电，以提高电池的使用寿命。若接收到的充放电指示信号Chg_on为低电平，则表示当前为放电状态，继而由逻辑判读单元240基于第三时钟信号Clk_pd开始计时，并在计时值达到第三阈值时生成第二驱动信号Func_pd至驱动控制电路300，以触发驱动控制电路300实现对电池保护芯片的关闭或休眠控制，降低系统能耗。

2)若此时控制信号Dry_h为低电平状态，表示所识别到的按键动作为指示电池接入，第一计时器210不工作。之后，若保护触发指示信号Prot为高电平状态即芯片内部是因为有保护触发而关闭的主功率管，此时控制第二计时器220也不工作，继续保持主功率管的关断状态，直至保护状态完全解除，再识别按键指示信号Key_in，避免在保护状态下开启功率管而对电池或电路造成的损伤，提高了按键控制的安全性。若保护触发指示信号Prot为低电平状态即芯片内部无保护触发，则控制第二计时器220基于第二时钟信号Clk_on开始计时，当计时值达到第二阈值时(即在预设时间内按键指示信号Key_in持续有效)，由第二计时器220生成高电平的接入指示信号Func_on并输入至锁存器230，由锁存器230对该状态进行存储后输出低电平的初始第一驱动信号Func_dry0至逻辑判断单元240，由逻辑判读单元240输出低电平的第一驱动信号Func_dry至驱动控制电路300，以触发驱动控制电路300生成高电平的控制信号控制芯片中的主功率管导通，继而连通电池的充放电路径，实现电池的接入。

可以理解的是，本公开所采用的第一计时器210和第二计时器220均包括使能端。示例性的，当第一计时器210或第二计时器220的使能端接收高电平信号时开始启动计时，当接收到电平信号时候不工作。即第一计时器210和第二计时器220所接收的时钟信号、控制信号Dry_h、按键指示信号Key_in和保护触发指示信号Prot均为通过相应的逻辑门电路后连接至第一计时器210或第二计时器220的使能端以实现上述功能，由于该逻辑门电路不影响对本公开的技术方案说明，因此此处对其具体结构不做介绍。同时，此处也不应成为对本公开技术完整性的限制。

综上，本公开能够使电池充放电路径的通断状态外部可控，增加了对电池接入及脱离的控制方式的多样性，方便用户的应用选择，增强了用户体验。

图5示出根据本公开实施例提供的用于电池接入或脱离的按键控制方法的流程框图。

本实施例中，用于电池接入或脱离的按键控制方法可应用于如上述图1至图4中所描述的用于电池接入或脱离的按键控制电路及驱动控制电路。如图5所示，该按键控制方法包括执行步骤S1至步骤S4。

参考图1至图4，具体地，在步骤S1中，识别针对外部按键的按键动作。

基于图2或图3所示的按键识别电路，或者本领域技术人员容易想到的其它按键识别电路(例如采用在外部按键按下与恢复后可以引起电路输出电位进行对应的高低切换原理构思的电路)识别针对外部按键的按键操作，并在识别到按键有效时，输出如为高电平的按键指示信号Key_in。

在步骤S2中，在识别到按键动作有效时基于当前电路主功率管的通断状态判断按键动作为指示电池接入还是脱离。

在识别到按键动作有效时，若当前电路主功率管为导通状态(此时对应电路中的控制信号Dry_h为高电平状态)，则可判定按键动作为指示电池脱离。而在识别到按键动作有效时，若当前电路主功率管为关断状态(此时对应电路中的控制信号Dry_h为低电平状态)，则可判定按键动作为指示电池接入。

在步骤S3中，当按键动作为指示电池脱离的情况下，对按键动作的有效时间进行计时，若在计时值达到第一阈值的过程中按键动作持续有效，触发实现对电池的充放电路径的关断控制。

也即是说，当按键指示信号Key_in和控制信号Dry_h均为高电平状态时，由第一计时器210开始计时，若在一定的计时时间内即计时值达到第一阈值的过程中按键指示信号Key_in持续为高电平的有效状态，则控制生成高电平的驱动信号Func_dry至驱动控制电路300，以触发驱动控制电路300生成低电平的控制信号控制芯片中的主功率管关断，继而断开电池的充放电路径，实现电池的脱离。若在一定的计时时间内即计时值达到第一阈值的过程中按键指示信号Key_in不是持续的高电平的有效状态，可继续保持当前的电池充放电状态不变。如此，避免误触发的发生，提高电路的可靠性。

进一步地，在触发实现对电池的充放电路径的关断控制之后还包括：判断电池的充放电路径关断前电池的充放电状态；若判定电池为充电状态，触发实现对电池的充放电路径的导通控制；若判定电池为放电状态，维持对电池的充放电路径的关断控制。

进一步地，在判定电池为放电状态后还包括：开始计时，在计时值达到第三阈值时触发实现对电池保护芯片的关闭或休眠控制。

在步骤S4中，当按键动作为指示电池接入，且当前电路无保护触发的情况下，对按键动作的有效时间进行计时，若在计时值达到第二阈值的过程中按键动作持续有效，触发实现对电池的充放电路径的导通控制。

也即是说，当按键指示信号Key_in为高电平的有效状态，且控制信号Dry_h为低电平状态以及保护触发信号Prot也为低电平的无效状态时，由第二计时器220开始计时，若在一定的计时时间内即计时值达到第二阈值的过程中按键指示信号Key_in持续为高电平的有效状态，则控制生成低电平的驱动信号Func_dry至驱动控制电路300，以触发驱动控制电路300生成高电平的控制信号控制芯片中的主功率管导通，继而连通电池的充放电路径，实现电池的接入。

基于同一发明构思，本公开还涉及一种电池保护芯片(或电池保护器)，该电池保护芯片包括：如上述图1至图4中所描述的用于电池接入或脱离的按键控制电路及驱动控制电路。其中，按键控制电路用以识别针对外部按键的按键动作，并根据识别结果生成驱动信号；驱动控制电路与按键控制电路连接，用以根据驱动信号生成控制信号，该控制信号用以实现对电池充放电路径的关断控制。

基于同一发明构思，本公开还涉及一种用电设备，该用电设备包括：按键、电池、以及如上述的电池保护芯片，该电池保护芯片分别与按键和电池连接，用以根据按键动作为电池提供连通或断开的充放电路径。

综上，本公开通过设置按键识别电路，可以实现针对外部按键的按键动作的有效性识别，进而在外部按键动作有效时，通过按键处理模块根据表征电路主功率管通断状态的控制信号判断当前按键动作的指示的按键目的为控制电池接入还是脱离，并根据判断结果基于不同的时钟信号开始计时，判断按键动作是否真实有效，避免误触发。在计时值达到相应阈值后产生不同电平状态的第一驱动信号以触发实现对电池的充放电路径的通断控制，实现通过外部按键对电池充放电路径的通断状态(即电池接入或脱离)的控制，增加了对电池接入及脱离的控制方式的多样性，方便用户的应用选择，增强了用户体验。同时，在计时之前，基于对保护触发指示信号的判断，可以避免在保护状态下开启功率管而对电池或电路造成的损伤，提高了按键控制的安全性。

应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (17)

1.一种用于电池接入或脱离的按键控制电路，其中，包括：

按键识别模块，用以识别针对外部按键的按键动作，并根据识别结果输出按键指示信号，所述按键指示信号有效时表征按键动作有效；

按键处理模块，与所述按键识别模块连接，接收所述按键指示信号、第一时钟信号、第二时钟信号、保护触发指示信号和控制信号，用以在所述按键指示信号有效时，根据所述控制信号的电平状态判断所述按键动作为指示电池接入还是脱离，并根据判断结果基于所述第一时钟信号和所述第二时钟信号的其中之一、及所述保护触发指示信号生成第一驱动信号，所述第一驱动信号用以触发实现对电池的充放电路径的通断控制，

其中，当所述按键动作为指示电池脱离的情况下，所述按键处理模块为基于所述第一时钟信号开始计时，并在计时值达到第一阈值时生成具有第一电平状态的所述第一驱动信号；

当所述按键动作为指示电池接入且所述保护触发指示信号无效的情况下，所述按键处理模块为基于所述第二时钟信号开始计时，并在计时值达到第二阈值时生成具有第二电平状态的所述第一驱动信号，所述保护触发指示信号无效时表征当前电池保护未触发。

2.根据权利要求1所述的按键控制电路，其中，当所述按键动作为指示电池脱离的情况下，所述按键处理模块还接收充放电指示信号，并用以在所述充放电指示信号有效时，切换所述第一驱动信号至第二电平状态，所述充放电指示信号有效时表征当前电池处于充电状态。

3.根据权利要求2所述的按键控制电路，其中，所述按键处理模块还接收第三时钟信号，并用以在生成具有第一电平状态的所述第一驱动信号时，基于所述第三时钟信号开始计时，并在计时值达到第三阈值时生成第二驱动信号，所述第二驱动信号用以触发实现对电池保护芯片的关闭或休眠控制。

4.根据权利要求1所述的按键控制电路，其中，所述按键识别模块包括：

依次串联于电池的正极端与电池的负极端之间的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的漏极连接，所述第二晶体管和所述第三晶体管的栅极均通过第一电阻与按键识别端连接，所述第四晶体管的栅极与所述第四晶体管的漏极连接；

依次串联于所述电池的正极端与所述电池的负极端之间的第五晶体管和第六晶体管，所述第五晶体管和所述第六晶体管的栅极均与第一节点连接；以及

连接于所述第一节点与按键指示信号输出端之间的第一反相器，

其中，所述第一节点对应为所述第二晶体管和所述第三晶体管的连接节点；

所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第五晶体管均为PMOS晶体管，所述第三晶体管、所述第四晶体管和所述第六晶体管均为NMOS晶体管，

其中，所述按键识别端的电位在外部按键有按键动作时为高电平状态。

5.根据权利要求4所述的按键控制电路，其中，所述按键识别模块还包括：

第七晶体管，所述第七晶体管的漏极与所述第二晶体管的栅极连接，所述第七晶体管的源极与所述电池的负极端连接，所述第七晶体管的栅极与所述第七晶体管的源极连接。

6.根据权利要求4和5中任一项所述的按键控制电路，其中，所述按键识别模块还包括：

第二电阻，所述第二电阻连接于所述第二晶体管的栅极和第二节点之间，

其中，所述第二节点对应为所述第五晶体管和所述第六晶体管的连接节点。

7.根据权利要求1所述的按键控制电路，其中，所述按键识别模块包括：

依次串联于电池的正极端与电池的负极端之间的第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管和第十一晶体管，所述第八晶体管的栅极与所述第八晶体管的漏极连接，所述第九晶体管和所述第十晶体管的栅极均通过第三电阻与按键识别端连接，所述第十一晶体管的栅极与所述第十一晶体管的漏极连接；

依次串联于所述电池的正极端与所述电池的负极端之间的第十二晶体管和第十三晶体管，所述第十二晶体管和所述第十三晶体管的栅极均与第三节点连接；以及

连接于第四节点与按键指示信号输出端之间的第二反相器，

其中，所述第三节点对应为所述第九晶体管和所述第十晶体管的连接节点，所述第四节点对应为所述第十二晶体管和所述第十三晶体管的连接节点；

所述第八晶体管、所述第九晶体管和所述第十二晶体管均为PMOS晶体管，所述第十晶体管、所述第十一晶体管和所述第十三晶体管均为NMOS晶体管，

其中，所述按键识别端的电位在外部按键有按键动作时为低电平状态。

8.根据权利要求7所述的按键控制电路，其中，所述按键识别模块还包括：

第十四晶体管，所述第十四晶体管的漏极与所述第九晶体管的栅极连接，所述第十四晶体管的源极与所述电池的负极端连接，所述第十四晶体管的栅极与所述第十四晶体管的源极连接。

9.根据权利要求7和8中任一项所述的按键控制电路，其中，所述按键识别模块还包括：

第四电阻，所述第四电阻连接于所述第九晶体管的栅极和所述第四节点之间。

10.根据权利要求3所述的按键控制电路，其中，所述按键处理模块包括：

第一计时器，用以在所述按键指示信号和所述控制信号均有效时，基于所述第一时钟信号开始计时，并在计时值达到所述第一阈值时输出脱离指示信号；

第三反相器，输入端接收所述控制信号；

第二计时器，与所述第三反相器的输出端连接，用以在所述按键指示信号有效、所述保护触发指示信号和所述控制信号均无效时，基于所述第二时钟信号开始计时，并在计时值达到所述第二阈值时输出接入指示信号；

锁存器，分别与所述第一计时器和所述第二计时器的输出端连接，用以对所述脱离指示信号或所述接入指示信号锁存后输出初始第一驱动信号；

逻辑判断单元，与所述锁存器的输出端连接，用以根据所述初始第一驱动信号生成第一驱动信号。

11.根据权利要求10所述的按键控制电路，其中，所述逻辑判断单元还接收所述充放电指示信号，并用以在所述充放电指示信号有效时生成反馈信号至所述第二计时器，以控制所述第二计时器输出所述接入指示信号。

12.根据权利要求11所述的按键控制电路，其中，所述逻辑判断单元还接收所述第三时钟信号，并用以在所述第一驱动信号为第一电平状态时，基于所述第三时钟信号开始计时，并在计时值达到所述第三阈值时生成所述第二驱动信号。

13.一种电池保护芯片，其中，包括：

如权利要求1-12所述的用于电池接入或脱离的按键控制电路，用以识别针对外部按键的按键动作，并根据识别结果生成驱动信号；

驱动控制电路，与所述用于电池接入或脱离的按键控制电路连接，用以根据所述驱动信号生成控制信号，所述控制信号用以实现对电池充放电路径的关断控制。

14.一种用电设备，其中，包括：

按键；

电池；

如权利要求13所述的电池保护芯片，分别与所述按键和所述电池连接，用以根据按键动作为所述电池提供连通/断开的充放电路径。

15.一种用于电池接入或脱离的按键控制方法，其中，所述按键控制方法可应用于如权利要求1-12所述的用于电池接入或脱离的按键控制电路，所述按键控制方法包括：

识别针对外部按键的按键动作；

在识别到所述按键动作有效时基于当前电路主功率管的通断状态判断所述按键动作为指示电池接入还是脱离；

当所述按键动作为指示电池脱离的情况下，对所述按键动作的有效时间进行计时，若在计时值达到第一阈值的过程中所述按键动作持续有效，触发实现对电池的充放电路径的关断控制；

当所述按键动作为指示电池接入，且当前电路无保护触发的情况下，对所述按键动作的有效时间进行计时，若在计时值达到第二阈值的过程中所述按键动作持续有效，触发实现对电池的充放电路径的导通控制。

16.根据权利要求15所述的按键控制方法，其中，触发实现对电池的充放电路径的关断控制之后还包括：

判断电池的充放电路径关断前电池的充放电状态；

若判定电池为充电状态，触发实现对电池的充放电路径的导通控制；

若判定电池为放电状态，维持对电池的充放电路径的关断控制。

17.根据权利要求16所述的按键控制方法，其中，判定电池为放电状态后还包括：

开始计时，在计时值达到第三阈值时触发实现对电池保护芯片的关闭或休眠控制。

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