CN117269798B - 应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶体管检测的技术领域，公开了一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路及方法；本发明通过对电路中各个开关的闭合的控制，构建出两个检测电路，依次对连接的待检测电池进行检测，根据检测结果可以获取待检测电池中的充电晶体管的类型，根据检测到的充电晶体管的类型驱动数字逻辑控制电路对电池进行充电，从而避免了传统方法中需要为不同充电晶体管类型的电池使用对应的保护芯片的操作，提升了充电的效率，解决了现有技术中不同充电晶体管的电池在充电路径不同，在为电池充电时需要使用不同的保护芯片的问题。

Description

应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路及方法

技术领域

本发明涉及晶体管检测技术领域，尤其是一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路及方法。

背景技术

充电电池作为电子产品的电源，已是不可或缺的存在。现今电子产品，如智能型手机、蓝牙音响、笔记型计算机与电动车等，多为使用充电电池作为电源。为了使用者的安全性着想，充电电池在充电及放电的保护必不可少。所以提高产品的安全性，充电电池的充放电保护是非常重要的。但在现今市售的保护芯片搭配的PCB上，充电晶体管包括PMOS晶体管和NMOS晶体管两种类型，这会导致使用者在使用上需采购不同种的电池保护芯片才能做使用，并且在目前的保护芯片中，大多的断线保护侦测只有针对电池包，若是芯片接到充电晶体管的闸极端发生断线，并没有很好的侦测手段。

在现今的充电电池使用过程中，可能由于使用者的错误使用而造成电池有过度充电、过度放电导致电池温度上升以及寿命缩短的问题发生，更甚者在充放电过程中电流过大导致电池有起火及破裂的危险。为了避免这些情形发生，我们会使用电池保护芯片在电池有异常情形时关断充电及放电的晶体管来阻止电池继续充放电。目前市售的电池保护芯片搭配的PCB上，分为同口以及异口应用，同口应用充电及放电的晶体管皆为N型并且充电路径与放电路径为同一路径。异口应用充电晶体管为P型，放电晶体管为N型，充电路径与放电路径为不同路径，两种应用方式使得电池保护芯片的CO端子需分别输出高电平及低电平才能关断充电晶体管，使用者需采购对应的芯片才能正常使用。故本专利提出了一种输出级侦测电路可自动侦测外部充电晶体管来改变芯片CO端子输出电平，适用于P型或N型的充电晶体管，并能在CO端子发生断线时及时回报，达到电池更加全面的保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路及方法，旨在解决现有技术中不同充电晶体管的电池在充电路径不同，在为电池充电时需要使用不同的保护芯片的问题。

本发明是这样实现的，第一方面，本发明提供一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，包括：

数字逻辑控制电路、比较器模块、检测电路模块、外部供应电路；

所述数字逻辑控制电路分别与所述比较器模块和所述检测电路模块电连接，所述检测电路模块分别与所述比较器模块和所述外部供应电路电连接，所述外部供应电路用于与外部的待检测电池电连接，以采集所述待检测电池的待测电信号，并传输所述检测电路模块中，所述数字逻辑控制电路用于控制所述检测电路模块内部开关的闭合依次形成第一检测电路和第二检测电路，以依次对所述待测电信号进行处理；

所述比较器模块具有正相输入端和反相输入端，所述比较器模块的反相输入端通过开关分别与外部的测试电信号V_SET和测试电信号V_{SET_2}电连接，所述比较器模块的正相输入端与所述检测电路模块电连接，所述数字逻辑控制电路用于控制所述比较器模块中的开关闭合，以令所述比较器模块依次将经过所述第一检测电路处理的所述待测电信号与所述测试电信号V_SET进行比较，将经过所述第二检测电路处理的所述待测电信号和所述测试电信号V_{SET_2}进行比较，并分别根据比较的结果输出对应的电平至所述数字逻辑控制电路。

优选地，所述检测电路模块包括PMOS晶体管、NMOS晶体管、电流源、测试电阻、第一开关、第二开关、第三开关、转接端口；

所述PMOS晶体管具有第一栅极、第一源极以及第一漏极，所述NMOS晶体管具有第二栅极、第二源极以及第二漏极；

所述PMOS晶体管通过所述第一漏极与所述数字逻辑控制电路电连接，通过所述第一栅极与所述测试电阻电连接，所述NMOS晶体管通过所述第二漏极与所述数字逻辑控制电路电连接，通过所述第二栅极与所述电流源电连接；

所述PMOS晶体管的所述第一源极与所述NMOS晶体管的所述第二源极电连接，且所述第一源极和所述第二源极均通过所述第一开关和所述第二开关与所述电流源电连接，通过所述第一开关与转接端口电连接；

所述转接端口通过所述第三开关与所述测试电阻电连接；

当所述第一开关和所述第三开关断开，所述第二开关闭合时，所述检测电路模块构成第一检测电路；

当所述第一开关和所述第二开关断开，所述第三开关闭合时，所述检测电路模块构成第二检测电路。

优选地，所述比较器模块包括比较器、第四开关以及第五开关；

所述比较器具有输出端、正相输入端以及反相输入端，所述比较器通过所述输出端与所述数字逻辑控制电路电连接，通过所述正相输入端与所述转接端口电连接，通过所述反相输入端分别与所述第四开关和所述第五开关电连接，所述第四开关与测试电信号V_SET电连接，所述第五开关与测试电信号V_{SET_2}电连接；

当检测电路模块构成所述第一检测电路时，所述第四开关闭合，所述第五开关断开，所述比较器将所述测试电信号V_SET与经过所述第一检测电路处理的所述待测电信号进行比较；

当检测电路模块构成所述第二检测电路时，所述第四开关断开，所述第五开关闭合，所述比较器将所述测试电信号V_{SET_2}与经过所述第二检测电路处理的所述待测电信号进行比较。

优选地，所述外部供应电路包括同口供应电路和异口供应电路。

第二方面，本发明提供一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路的检查方法，使用于第一方面任意一项所述的一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，包括：

通过所述外部供应电路与外部的待检测电池电连接，以检测所述待检测电池的电信号CO；

断开所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关，闭合所述第二开关和所述第四开关，通过所述比较器对CO与设定值V_SET进行比较，当CO＞V_SET时，所述比较器向所述数字逻辑控制电路输出的V_CONTROL为高电平，此时判断所述待检测电池的晶体管为P型；

若CO < V_SET，所述比较器输出的V_CONTROL为低电平，在延迟1毫秒后断开第二开关、并打开第三开关，并再次利用比较器比较CO与设定值VSET_2，当CO < V_{SET_2}时，V_CONTROL为高电平，此时判断所述待检测电池的晶体管为N型，若CO > V_{SET_2}，V_CONTROL为低电平则判断外部未连接到充电晶体管；

根据检测结果通过数字逻辑控制电路设定CTRL_P与CTRL_N来驱动外部输出电路以对所述待检测电池进行充电。

本发明提供了一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，具有以下有益效果：

本发明通过对电路中各个开关的闭合的控制，构建出两个检测电路，依次对连接的待检测电池进行检测，根据检测结果可以获取待检测电池中的充电晶体管的类型，根据检测到的充电晶体管的类型驱动数字逻辑控制电路对电池进行充电，从而避免了传统方法中需要为不同充电晶体管类型的电池使用对应的保护芯片的操作，提升了充电的效率，解决了现有技术中不同充电晶体管的电池在充电路径不同，在为电池充电时需要使用不同的保护芯片的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路对电池充电晶体管的判断方法的判断过程与判断标准的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1、图2所示，为本发明提供较佳实施例。

第一方面，本发明提供一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，包括：

数字逻辑控制电路、比较器模块、检测电路模块、外部供应电路。

具体地，数字逻辑控制电路分别与比较器模块和检测电路模块电连接，检测电路模块分别与比较器模块和外部供应电路电连接，外部供应电路用于与外部的待检测电池电连接，以采集待检测电池的待测电信号，并传输检测电路模块中，数字逻辑控制电路用于控制检测电路模块内部开关的闭合依次形成第一检测电路和第二检测电路，以依次对待测电信号进行处理。

更具体地，比较器模块具有正相输入端和反相输入端，比较器模块的反相输入端通过开关分别与外部的测试电信号V_SET和测试电信号V_{SET_2}电连接，比较器模块的正相输入端与检测电路模块电连接，数字逻辑控制电路用于控制比较器模块中的开关闭合，以令比较器模块依次将经过第一检测电路处理的待测电信号与测试电信号V_SET进行比较，将经过第二检测电路处理的待测电信号和测试电信号V_{SET_2}进行比较，并分别根据比较的结果输出对应的电平至数字逻辑控制电路。

更具体地，数字逻辑控制电路中存储计算机程序，用于控制检测电路模块和比较器模块的开关闭合，来构成不同的检测电路和比较形式。

更具体地，检测电路模块包括PMOS晶体管（图1中的Q_p1）、NMOS晶体管（图1中的Q_p2）、电流源（图1中的L1）、测试电阻（图1中的R₁）、第一开关（图1中的SW1）、第二开关（图1中的SW2）、第三开关（图1中的SW3）、转接端口（图1中的CO pin）。

更具体地，PMOS晶体管具有第一栅极、第一源极以及第一漏极，NMOS晶体管具有第二栅极、第二源极以及第二漏极；需要说明的是，PMOS晶体管和NMOS晶体管是两种常见的双极型晶体管，它们在电路中具有不同的极性和工作原理，PMOS晶体管由P型半导体材料和N型金属控制栅极构成，NMOS晶体管由N型半导体材料和P型金属控制栅极构成，PMOS晶体管和NMOS晶体管均具有栅极、源极、漏极，PMOS晶体管可用作开关或放大器。在负电压下，当控制栅极电压高于P型材料的阈值电压时，PMOS晶体管导通，将源极和漏极连接；当控制栅极电压低于阈值电压时，PMOS晶体管关闭；NMOS晶体管也可用作开关或放大器。在正电压下，当控制栅极电压低于N型材料的阈值电压时，NMOS晶体管导通，将源极和漏极连接；当控制栅极电压高于阈值电压时，NMOS晶体管关闭。

更具体地，PMOS晶体管通过第一漏极与数字逻辑控制电路电连接，通过第一栅极与测试电阻电连接，NMOS晶体管通过第二漏极与数字逻辑控制电路电连接，通过第二栅极与电流源电连接；PMOS晶体管的第一源极与NMOS晶体管的第二源极电连接，且第一源极和第二源极均通过第一开关和第二开关与电流源电连接，通过第一开关与转接端口电连接；转接端口通过第三开关与测试电阻电连接，转接端口通过第三开关与测试电阻电连接，转接端口与外部供应电路电连接，外部供应电路用于与外部的待检测电池电连接；需要说明的是，转接端口是一个接线节点，用于对电路的接线关系进行描述，通过转换接口，可以看出外部供应电路获取的待检测电池的电信号能够进入比较器中进行比较，检测结果将输入至数字逻辑控制电路中，从而实现对待检测电池的检测。

更具体地，当第一开关和第三开关断开，第二开关闭合时，检测电路模块构成第一检测电路；当第一开关和第二开关断开，第三开关闭合时，检测电路模块构成第二检测电路。

更具体地，比较器模块包括比较器（图1中的U1）、第四开关（图1中的SW4）以及第五开关（图1中的SW5）；比较器具有输出端、正相输入端以及反相输入端，比较器通过输出端与数字逻辑控制电路电连接，通过正相输入端与转接端口电连接，通过反相输入端分别与第四开关和第五开关电连接，第四开关与测试电信号V_SET电连接，第五开关与测试电信号V_{SET_2}电连接；当检测电路模块构成第一检测电路时，第四开关闭合，第五开关断开，比较器将测试电信号V_SET与经过第一检测电路处理的待测电信号进行比较；当检测电路模块构成第二检测电路时，第四开关断开，第五开关闭合，比较器将测试电信号V_{SET_2}与经过第二检测电路处理的待测电信号进行比较；需要说明的是，比较器是一种电路组件，可以将两个电信号进行比较，并输出一个与输入信号相关的电平信号，通常用于电路控制和信号处理，在本发明提供的实施例中，比较器用于比较的两个电信号分别是，预设的V_SET与V_{SET_2}中的任意一个，和外部应用电路采集的外部的待检测电池的电信号。

更具体地，将上述的由外部供应电路获取的待检测电池的电信号标记为CO。

可以看出，通过控制第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关的闭合，可以构成不同的检测电路，以对待检测电池进行检测。

具体地，当断开第一开关和第三开关，并闭合第二开关时，电流源与转接端口实现连通，且与数字逻辑控制电路和比较器构成一个检测电路，此时外部供应电路采集到的待检测电池电信号将通过转接端口进入比较器的正相输入端，同时第四开关闭合，以使得V_SET和CO进入比较器进行比较。

更具体地，在上述的比较中，若CO＞V_SET，比较器将输出高电平的V_CONTROL，此时数字逻辑控制电路就可以判断出待检测电池的晶体管类型为P型。

更具体地，若CO小于V_SET，比较器将输出低电平的V_CONTROL，此时需要对待检测电池进行进一步的检测：在延迟1毫秒后进入第二阶段，断开第二开关，并闭合第三开关和第五开关，再次利用比较器比较CO和V_{SET_2}，当CO小于V_{SET_2}，比较器将输出高电平的V_CONTROL，数字逻辑控制电路将判断待检测电池的晶体管为N型，若输出的V_CONTROL为低电平，则判定出现了断线现象，未接收到CO。

本发明提供了一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，具有以下有益效果：

本发明通过对电路中各个开关的闭合的控制，构建出两个检测电路，依次对连接的待检测电池进行检测，根据检测结果可以获取待检测电池中的充电晶体管的类型，根据检测到的充电晶体管的类型驱动数字逻辑控制电路对电池进行充电，从而避免了传统方法中需要为不同充电晶体管类型的电池使用对应的保护芯片的操作，提升了充电的效率，解决了现有技术中不同充电晶体管的电池在充电路径不同，在为电池充电时需要使用不同的保护芯片的问题。

同时，芯片可以侦测到充电晶体管的断线情况，这也是传统方式中难以做到的。

优选地，外部供应电路包括同口供应电路和异口供应电路。

具体的，同口供应电路和异口供应电路都是指电路中电源的连接方式。同口供应电路指得是充电与放电路径为同一路径，异口供应电路为充电路径与放电路径分开。

第二方面，本发明提供一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路的检查方法，包括：

S1：通过外部供应电路与外部的待检测电池电连接，以待检测电池的电信号CO；

S2：断开第一开关、第三开关、第五开关，闭合第二开关和第四开关，通过比较器对CO与设定值V_SET进行比较，当CO＞V_SET时，比较器向数字逻辑控制电路输出的V_CONTROL为高电平，此时判断待检测电池的晶体管为P型；

S3：若CO < V_SET，比较器输出的V_CONTROL为低电平，在延迟1毫秒后断开第二开关、并打开第三开关，并再次利用比较器比较CO与设定值VSET_2，当CO < V_{SET_2}时，V_CONTROL为高电平，此时判断待检测电池的晶体管为N型，若CO > V_{SET_2}，V_CONTROL为低电平则判断外部未连接到充电晶体管；

S4：根据检测结果通过数字逻辑控制电路设定CTRL_P与CTRL_N来驱动外部输出电路以对待检测电池进行充电。

具体地，上述描述的步骤是基于第一方面所提供的一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路的方法，在第一方面中已经进行过阐述，因此在此不再赘述。

更具体地，在判断结束后，通过数字逻辑控制电路设定CTRL_P与CTRL_N来驱动外部输出电路，以进行后续的对待检测电池的充电，具体的充电方式参考下表：

。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，其特征在于，包括：

数字逻辑控制电路、比较器模块、检测电路模块、外部供应电路；

所述数字逻辑控制电路分别与所述比较器模块和所述检测电路模块电连接，所述检测电路模块分别与所述比较器模块和所述外部供应电路电连接，所述外部供应电路用于与外部的待检测电池电连接，以采集所述待检测电池的待测电信号，并传输所述检测电路模块中，所述数字逻辑控制电路用于控制所述检测电路模块内部开关的闭合依次形成第一检测电路和第二检测电路，以依次对所述待测电信号进行处理；所述检测电路模块包括、PMOS晶体管、NMOS晶体管、电流源、测试电阻、第一开关、第二开关、第三开关、转接端口；所述PMOS晶体管具有第一栅极、第一源极以及第一漏极，所述NMOS晶体管具有第二栅极、第二源极以及第二漏极；所述PMOS晶体管通过所述第一漏极与所述数字逻辑控制电路电连接，通过所述第一栅极与所述测试电阻电连接，所述NMOS晶体管通过所述第二漏极与所述数字逻辑控制电路电连接，通过所述第二栅极与所述电流源电连接；所述PMOS晶体管的所述第一源极与所述NMOS晶体管的所述第二源极电连接，且所述第一源极和所述第二源极均通过所述第一开关和所述第二开关与所述电流源电连接，通过所述第一开关与转接端口电连接；所述转接端口通过所述第三开关与所述测试电阻电连接；当所述第一开关和所述第三开关断开，所述第二开关闭合时，所述检测电路模块构成第一检测电路；当所述第一开关和所述第二开关断开，所述第三开关闭合时，所述检测电路模块构成第二检测电路；

所述比较器模块具有正相输入端和反相输入端，所述比较器模块的反相输入端通过开关分别与外部的测试电信号V_SET和测试电信号V_{SET_2}电连接，所述比较器模块的正相输入端与所述检测电路模块电连接，所述数字逻辑控制电路用于控制所述比较器模块中的开关闭合，以令所述比较器模块依次将经过所述第一检测电路处理的所述待测电信号与所述测试电信号V_SET进行比较，将经过所述第二检测电路处理的所述待测电信号和所述测试电信号V_{SET_2}进行比较，并分别根据比较的结果输出对应的电平至所述数字逻辑控制电路。

2.如权利要求1所述的一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，其特征在于，所述比较器模块包括比较器、第四开关以及第五开关；

所述比较器具有输出端、正相输入端以及反相输入端，所述比较器通过所述输出端与所述数字逻辑控制电路电连接，通过所述正相输入端与所述转接端口电连接，通过所述反相输入端分别与所述第四开关和所述第五开关电连接，所述第四开关与测试电信号V_SET电连接，所述第五开关与测试电信号V_{SET_2}电连接；

当检测电路模块构成所述第一检测电路时，所述第四开关闭合，所述第五开关断开，所述比较器将所述测试电信号V_SET与经过所述第一检测电路处理的所述待测电信号进行比较；

当检测电路模块构成所述第二检测电路时，所述第四开关断开，所述第五开关闭合，所述比较器将所述测试电信号V_{SET_2}与经过所述第二检测电路处理的所述待测电信号进行比较。

3.如权利要求1所述的一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，其特征在于，所述外部供应电路包括同口供应电路和异口供应电路。

4.一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路的检查方法，使用于权利要求2所述的一种应用于判断外部电晶体类型的输出级侦察电路，其特征在于，包括：

通过所述外部供应电路与外部的待检测电池电连接，以检测所述待检测电池的电信号CO；

断开所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关，闭合所述第二开关和所述第四开关，通过所述比较器对CO与设定值V_SET进行比较，当CO＞V_SET时，所述比较器向所述数字逻辑控制电路输出的V_CONTROL为高电平，此时判断所述待检测电池的晶体管为P型；

若CO < V_SET，所述比较器输出的V_CONTROL为低电平，在延迟1毫秒后断开第二开关、并打开第三开关，并再次利用比较器比较CO与设定值VSET_2，当CO < V_{SET_2}时，V_CONTROL为高电平，此时判断所述待检测电池的晶体管为N型，若CO > V_{SET_2}，V_CONTROL为低电平则判断外部未连接到充电晶体管；

根据检测结果通过数字逻辑控制电路设定CTRL_P与CTRL_N来驱动外部输出电路以对所述待检测电池进行充电。