CN1566982A - 电压检测方法及相关电路 - Google Patents

Abstract

本发明系提供一种使用一电压检测电路检测一电池的电压的方法，该电压检测电路包含一中央处理器、一比较器、一第一电阻、一第二电阻、及至少一并联于该第一电阻的功率电平区段检测电路，该功率电平区段检测电路包含一第三电阻及一串联于该第三电阻的第一开关。该比较器的第一输入端连接到该电池，该第一电阻连接到该比较器的第二输入端与一第一电压源之间，该第二电阻连接到该比较器的第二输入端与一第二电压源之间。该方法包含使用该中央处理器依据该比较器的输出端的电位于输出一控制该第一开关的控制信号、以及使用该中央处理器依据该比较器的输出端的电位输出一功率电平显示信号。

Description

电压检测方法及相关电路

技术领域

本发明相关于一种电压检测电路，特别是指一种使用一内含比较器、电阻及开关等电子元件的电压检测电路检测一电池的电压的方法及相关电路。

背景技术

近年来，通信技术的突飞猛进，使得移动电话已渐渐成为一种不可或缺的通信工具。一般说来，因为移动电话的电源通常为一可充电式电池，所以移动电话的使用者必需不时地利用移动电话内的电压检测电路来检测该移动电话内的可充电式电池的剩余电量，以便知道该移动电话尚可使用多久。

一常规移动电话10使用一八位的模拟/数字转换器(A/D converter)12来检测其内的可充电式电池14的剩余电量，模拟/数字转换器12可将可充电式电池14的模拟式剩余电量信号转换成一数字式剩余电量信号。如此一来，移动电话10就可依据模拟/数字转换器12的接脚所输出的信号判定移动电话10的剩余电量状态。

对于检测移动电话10的剩余电量的方法而言，使用模拟/数字转换器12显得有点大材小用，因为移动电话10的使用者通常只在意移动电话10大约还可使用多久，也就是移动电话10的检测可充电式电池14的剩余电量的功能不需要精确到模拟/数字转换器12所提供的256种(2⁸)功率电平(powerlevel)检测区段(segment)。

发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种仅使用一简易式电压检测电路就能检测一电池的电压的方法及相关电路。

根据本发明，本发明公开一种使用一电压检测电路检测一电池的功率电平状态的方法，该电压检测电路包含一中央处理器、一比较器、一第一电阻、一第一功率电平区段检测电路、及一第二电阻。该中央处理器包含一第一通用输入/输出端口及一第二通用输入/输出端口；该比较器包含一第一输入端、一第二输入端及一输出端，该第一输入端连接到该电池，该输出端连接于该中央处理器的第一通用输入/输出端口；该第一电阻连接到该比较器的第二输入端与一第一电压源之间；该第一功率电平区段检测电路其并联于该第一电阻，该第一功率电平区段检测电路包含一第三电阻及一串联于该第三电阻的第一开关，该第一开关连接到该中央处理器的第二通用输入/输出端口；该第二电阻连接到该比较器的第二输入端与一第二电压源之间。该方法包含使用该中央处理器依据该第一通用输入/输出端口的电位于该第二通用输入/输出端口输出一控制该第一开关的第一控制信号、以及使用该中央处理器依据该第一通用输入/输出端口的电位输出一功率电平显示信号。

与常规八位模拟/数字转换器的昂贵身价相比较，本发明的电压检测电路的成本相当低廉。本发明的电压检测电路也可以增加功率电平区段检测电路的数量的方式，更精确地检测该电池的功率电平状态。本发明的电压检测电路可检测的功率电平区段的数目为2^N+1，其中N为电压检测电路中功率电平区段检测电路的数量。此外，由于本发明的电压检测电路中的比较器及MOS开关皆可以一ASIC中的OP及MOS来实现，所以本发明的电压检测电路不但体积小，并且制作成本也相对低廉。

附图说明

图1为本发明电压检测电路的第一实施例的电路图。

图2为本发明电压检测电路的第二实施例的电路图。

图3为本发明电压检测电路的第三实施例的电路图。

符号说明

60、80、100  电压检测电路     62、82、102  比较器

70、90、110  第一电阻         72、92、112  第二电阻

74、114      第一功率电平     94、120      第二功率电平区

             区段检测电路                  段检测电路

116          第三电阻         118          第一开关

122          第四电阻         124          第二开关

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明电压检测电路60的第一实施例的电路图，电压检测电路60可检测三种功率电平区段(2¹+1)。电压检测电路60包含一中央处理器(CPU)22、一比较器62、一第一电阻70、一第二电阻72、及一并联于第二电阻72的第一功率电平区段检测电路74，第一电阻70及第二电阻72的阻值分别为R₅及R₆。中央处器器22包含一第一通用输入/输出端口(generalpurpose input/output port，GPIO)24及一第二通用输入/输出端口26。第一功率电平区段检测电路74包含一第三电阻76及一串接于第三电阻76的第一开关78，第三电阻76的阻值为R₇，第一开关78的导通(close)或断开(open)系受控于中央处理器22的第二通用输入/输出端口26所输出的导通开关信号或断开开关信号。比较器62可为设于一专用集成电路芯片(applicationspecific integrated circuit，ASIC)中的运算放大单元(operationalamplifier，OP)，而第一开关78可为设于该专用集成电路芯片中的金属氧化物半导体(MOS)晶体管。比较器62包含一第一输入端64、一第二输入端66及一输出端68，第一输入端64连接到该移动电话中的电池，输出端68连接到中央处理器22的第一通用输入/输出端口24。电压检测电路60的第一电阻70连接到比较器62的第二输入端66与一第三参考电压V_f3之间，电压检测电路60的第二电阻72连接到比较器62的第二输入端66与一第六参考电压之间，在本实施例中，该第六参考电压为接地点。中央处理器22还电连接于一显示装置(未示出)。

电压检测电路60可检测电池电压V_b(比较器62的第一输入端64的电压)是否高于或低于(V_f3*R₆)/(R₅+R₆)(亦即比较器62的第二输入端66的电压，其中假设第一开关78系断开)。举例来说，当电池电压V_b大于(V_f*R₆)/(R₅+R₆)时，比较器62会于输出端68输出一逻辑高(logic high)控制信号，以显示该电池的电池电压V_b系高于(V_f*R₆)/(R₅+R₆)；反的，当电池电压V_b小于(V_f*R₆)/(R₅+R₆)时，比较器62会于输出端68输出一逻辑低(logic low)控制信号。

电压检测电路60的工作说明如下：起初、中央处理器22于第二通用输入/输出端口26输出该断开开关信号以将第一开关78维持在断开的状态；若比较器62于输出端68先输出该逻辑高控制信号，则表示电池电压V_b系高于(V_f*R₆)/(R₅+R₆)，中央处理器22将一对应的高功率电平显示信号输出至该显示装置；反的，若比较器62于输出端68系输出该逻辑低控制信号，则中央处理器22会于第二通用输入/输出端口26改输出该导通开关信号以导通第一开关78，若比较器62于输出端68仍输出该逻辑高控制信号，则表示电池电压V_b系介于(V_f*R₆)/(R₅+R₆)与(V_f*R₆∥R₇)/(R₅+R₆∥R₇)之间，中央处理器22将一对应的中功率电平显示信号输出至该显示装置；若比较器62于输出端68改输出该逻辑低控制信号，则表示电池电压V_b系低于(V_f*R₆∥R₇)(R₅+R₆∥R₇)，中央处理器22将一对应的低功率电平显示信号输出至该显示装置。

请参考图2，图2为本发明电压检测电路80的第二实施例的电路图，电压检测电路80亦可检测三种功率电平检测区段(2¹+1)。电压检测电路80包含中央处理器22、一比较器82、一第一电阻90、一第二电阻92、及一并联于第一电阻90的第二功率电平区段检测电路94，第一电阻90及第二电阻92的阻值分别为R₈及R₉。第二功率电平区段检测电路94包含一第四电阻96及一第二开关98，第四电阻96的阻值为R₁₀，第二开关98系串接于第四电阻96，第二开关98的导通或断开系受控于中央处理器22的第二通用输入/输出端口26所输出的导通开关信号或断开开关信号。比较器82可为设于一专用集成电路芯片中的运算放大单元，而第二开关98可为设于该专用集成电路芯片中的MOS晶体管。比较器82包含一第一输入端84、一第二输入端86及一输出端88，第一输入端84连接到该移动电话中的电池，输出端88连接到中央处理器22的第一通用输入/输出端口24。电压检测电路80的第一电阻90连接到比较器82的第二输入端86与一第四参考电压V_f4之间，而电压检测电路80的第二电阻92连接到比较器82的第二输入端86与一第七参考电压之间，在本实施例中，该第七参考电压为接地点。中央处理器22还连接于该显示装置。

电压检测电路80的工作说明如下：起初、中央处理器22于其第二通用输入/输出端口26输出该导通开关信号以将第二开关98维持在导通的状态；若比较器82于输出端88先输出该逻辑低控制信号，表示电池电压V_b系低于(V_f*R₉)/(R₈+R₉)，中央处理器22将该低功率电平显示信号输出至该显示装置；反的，若比较器82于输出端88先输出该逻辑高控制信号，则中央处理器22于其第二通用输入/输出端口26输出该断开开关信号以断开第一开关98，若比较器82于输出端88仍输出该逻辑低控制信号，则表示电池电压V_b系介于(V_f*R₉)/(R₈+R₉)与(V_f*R₉)/(R₉+R₈∥R₁₀)之间，中央处理器22将该中功率电平显示信号输出至该显示装置；若比较器82于输出端88改输出该逻辑高控制信号，则表示电池电压V_b系高于(V_f*R₉)/(R₉+R₈∥R₁₀)，中央处理器22将该高功率电平显示信号输出至该显示装置。

请参考图3，图3为本发明电压检测电路100的第三实施例的电路图，电压检测电路100可检测五种功率电平检测区段(2²+1)。电压检测电路100包含中央处理器22、一比较器102、一第一电阻110、一第二电阻112、一并联于第一电阻110的第一功率电平区段检测电路114、及一并联于第二电阻112的第二功率电平区段检测电路120，第一电阻110及第二电阻112的阻值分别为R₁₁及R₁₂。中央处理器22还包含一第三通用输入/输出端口28。第一功率电平区段检测电路114包含一第三电阻116及一第一开关118，第三电阻116的阻值为R₁₃，第一开关118系串接于第三电阻116，第一开关118的导通或断开系受控于中央处理器22的第三通用输入/输出端口所输出的导通开关信号或断开开关信号。第二功率电平区段检测电路120包含一第四电阻122及一第二开关124，第四电阻122的阻值为R₁₄，第二开关124系串接于第四电阻122，第二开关124的导通或断开系受控于中央处理器22的第二通用输入/输出端口26所输出的导通开关信号或断开开关信号。比较器102可为设于一专用集成电路芯片中的运算放大单元，而第一开关118及第二开关124可为设于该专用集成电路芯片中的MOS晶体管。比较器102包含一第一输入端104、一第二输入端106及一输出端108，第一输入端104连接到该移动电话中的电池，输出端108连接到中央处理器22的第一通用输入/输出端口24。电压检测电路100的第一电阻110连接到比较器102的第二输入端106与一第五参考电压V_f5之间，而电压检测电路100的第二电阻112连接到比较器102的第二输入端106与一第八参考电压之间，在本实施例中，该第八参考电压为接地点。中央处理器22还连接于该显示装置。

电压检测电路100的工作说明如下：起初、中央处理器22于第三通用输入/输出端口28输出该导通开关信号以将第一开关118维持在导通的状态，而中央处理器22于第二通用输入/输出端口26输出该断开开关信号以将第二开关124维持在断开的状态；若比较器102于输出端108输出该逻辑高控制信号，则表示电池电压V_b系高于(V_f*R₁₂)/(R₁₂+R₁₁∥R₁₃)，中央处理器22将一对应的第一高功率电平显示信号输出至该显示装置；反的，若比较器102于输出端108先输出该逻辑低控制信号，则中央处理器22于第三通用输入/输出端口28改输出该断开开关信号以断开第一开关118，若比较器102于输出端108改输出该逻辑高控制信号，则表示电池电压V_b系介于(V_f*R₁₂)/(R₁₂+R₁₁∥R₁₃)与(V_f*R₁₂)/(R₁₂+R₁₁)之间，中央处理器22将一对应的第二高功率电平显示信号输出至该显示装置；若比较器62于输出端68仍输出该逻辑低控制信号，则可中央处理器22于第三通用输入/输出端口28改输出该导通开关信号以寻通第一开关118，及于第二通用输入/输出端口26改输出该导通开关信号以导通第二开关124，若比较器102于输出端108改输出该逻辑高控制信号，则表示电池电压V_b系介于(V_f*R₁₂)/(R₁₂+R₁₁)与(V_f*R₁₂∥R₁₄)/(R₁₂∥R₁₄+R₁₁∥R₁₃)之间，中央处理器22将一对应的第三高功率电平显示信号输出至该显示装置；若比较器102于输出端108仍输出该逻辑低控制信号，则中央处理器22于第三通用输入/输出端口28改输出该断开开关信号以断开第一开关118，若比较器102于输出端108改输出该逻辑高控制信号，则表示电池电压V_b系介于(V_f*R₁₂∥R₁₄)/(R₁₂∥R₁₄+R₁₁∥R₁₃)与(V_f*R₁₂∥R₁₄)/(R₁₁+R₁₂∥R₁₄)之间，中央处理器22将一对应的第四高功率电平显示信号输出至该显示装置；若比较器102于输出端108仍输出该逻辑低控制信号，则表示电池电压V_b系低于(V_f*R₁₂∥R₁₄)/(R₁₁+R₁₂∥R₁₄)，中央处理器22将一对应的第五高功率电平显示信号输出至该显示装置。上述的第一电阻110至第四电阻122的电阻值R₁₁至R₁₄的选定要使得(R₁₂∥R₁₄)/(R₁₂∥R₁₄+R₁₁∥R₁₃)小于(R₁₂/(R₁₂+R₁₁))。

上述的电压检测电路100中的第一、第二功率电平区段检测电路114、120系分别并联于第一、第二电阻110、112，然而第一、第二功率电平区段检测电路114、120也可以其它连接方式连接于第一、第二电阻110、112。举例来说，第一、第二功率电平区段检测电路114、120可同时只并联于第一电阻110或只并联于第二电阻112，由于采用这种连接方式的电压检测电路的工作过程相似于上述的电压检测电路100的工作过程，所以于此不再赘述。

上述的电压检测电路100仅包含两个功率电平区段检测电路，然而电压检测电路100也可包含两个以上的并联或串联的功率电平区段检测电路。同样的，由于采用这种较多功率电平区段检测电路的电压检测电路的工作过程相似于上述的电压检测电路100的工作过程，所以于此不再赘述。

上述的电压检测电路60、80及100中电池电压V_b系分别电连接至比较器62、82及102的第一输入端64、84及104，而参考电压V_f3、V_f4及V_f5系分别经由第一电阻70、90及110连接至比较器62、82及102的第二输入端66、86及106。然而，电压检测电路60、80及100中电池电压V_b也可分别电连接至比较器62、82及102的第二输入端66、86及106，而参考电压V_f3、V_f4及V_f5则相应地可分别经由第一电阻70、90及110连接至比较器62、82及102的第一输入端64、84及104。由于采用这种连接方式的电压检测电路的工作过程也相似于上述的电压检测电路100的工作过程，所以于此不再赘述。

最后，电压检测电路60、80及100中电池电压V_b及参考电压V_f3、V_f4及V_f5的连接对象也可相互交换，亦即参考电压V_f3、V_f4及V_f5可直接电连接至比较器62、82及102的第一输入端64、84及104(或第二输入端66、86及106)，而电池电压V_b则可分别经由第一电阻70、90及110连接至比较器62、82及102的第二输入端66、86及106。

相较于常规八位模拟/数字转换器12的昂贵身价，本发明的电压检测电路60、80及100的成本相当低廉。本发明的电压检测电路也可以增加功率电平区段检测电路的数量的方式，更精确地检测电池电压V_b的功率电平状态。本发明的电压检测电路可检测的功率电平区段的数目为2^N+1，其中N为电压检测电路中功率电平区段检测电路的数量。此外，由于本发明的电压检测电路中的比较器及MOS开关皆可以一ASIC中的OP及MOS来实现，所以本发明的电压检测电路的体积相当小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种使用一电压检测电路检测一电池的功率电平状态的方法，该电压检测电路包含：

一处理器，其包含一第一通用输入/输出端口及一第二通用输入/输出端口；

一比较器，其包含一第一输入端、一第二输入端及一输出端，该第一输入端连接到该电池，该输出端连接到该处理器的第一通用输入/输出端口；

一第一电阻，连接于该比较器的第二输入端与一第一电压源之间；

一第一功率电平区段检测电路，其系并联于该第一电阻，该第一功率电平区段检测电路包含一第三电阻及一串联于该第三电阻的第一开关，该第一开关连接到该处理器的第二通用输入/输出端口；以及

一第二电阻，连接于该比较器的第二输入端与一第二电压源之间；

该方法包含：

使用该处理器依据该第一通用输入/输出端口的电位于该第二通用输入/输出端口输出一控制该第一开关的第一控制信号；以及

使用该处理器依据该第一通用输入/输出端口的电位输出一功率电平显示信号。

2.如权利要求1所述的方法，其还包含：

将该控制信号输出至一显示装置，以使该显示装置得以显示该电池的功率电平状态。

3.如权利要求1所述的方法，其中该第一开关为一金属氧化物半导体晶体管。

4.如权利要求3所述的方法，其中该金属氧化物半导体晶体管系设置于一专用集成电路芯片中。

5.如权利要求1所述的方法，其中该处理器还包含一第三通用输入/输出端口，该方法还包含：

提供至少一第二功率电平区段检测电路，其系并联于该第二电阻，该第二功率电平区段检测电路包含一第四电阻及一串联于该第四电阻的第二开关，该第二开关连接到该处理器的第三通用输入/输出端口；以及

使用该处理器依据该第一通用输入/输出端口的电位于该第三通用输入/输出端口输出一控制该第二开关的第二控制信号。

6.如权利要求5所述的方法，其中该第二开关为一金属氧化物半导体晶体管。

7.如权利要求6所述的方法，其中该金属氧化物半导体晶体管系设置于一专用集成电路芯片中。

8.如权利要求1所述的方法，其中该第一电压源系接地点。

9.如权利要求1所述的方法，其中该第二电压源系接地点。

10.如权利要求1所述的方法，其中该比较器系设置于一专用集成电路芯片中。

11.一种电压检测电路，其包含：

一处理器，其包含一第一通用输入/输出端口及一第二通用输入/输出端口：

一比较器，其包含一第一输入端、一第二输入端及一输出端，该第一输入端连接到该电池，该输出端连接到该处理器的第一通用输入/输出端口；

一第一电阻，连接于该比较器的第二输入端与一第一电压源之间；

一第一功率电平区段检测电路，其系并联于该第一电阻，该第一功率电平区段检测电路包含一第三电阻及一串联于该第三电阻的第一开关，该第一开关连接到该处理器的第二通用输入/输出端口；以及

一第二电阻，连接于该比较器的第二输入端与一第二电压源之间；

其中该处理器系先依据该第一通用输入/输出端口的电位于该第二通用输入/输出端口输出一控制该第一开关的第一控制信号，然后再依据该第一通用输入/输出端口的电位输出一功率电平显示信号。

12.如权利要求11所述的电压检测电路，其还包含：

一显示装置，连接于该处理器的第一通用输入/输出端口，用来依据该功率电平显示信号显示该电池的功率电平状态。

13.如权利要求11所述的电压检测电路，其中该第一开关为一金属氧化物半导体晶体管。

14.如权利要求13所述的电压检测电路，其中该金属氧化物半导体晶体管系设置于一专用集成电路芯片中。

15.如权利要求11所述的电压检测电路，其中该处理器还包含一第三通用输入/输出端口，该电压检测电路还包含：

至少一第二功率电平区段检测电路，其系并联于该第二电阻，该第二功率电平区段检测电路包含一第四电阻及一串联于该第四电阻的第二开关，该第二开关连接到该处理器的第三通用输入/输出端口；

其中该处理器系依据该第一通用输入/输出端口的电位于该第三通用输入/输出端口输出一控制该第二开关的第二控制信号。

16.如权利要求15所述的电压检测电路，其中该第二开关为一金属氧化物半导体晶体管。

17.如权利要求16所述的电压检测电路，其中该金属氧化物半导体晶体管系设置于一专用集成电路芯片中。

18.如权利要求11所述的电压检测电路，其中该第一电压源系接地点。

19.如权利要求11所述的电压检测电路，其中该第二电压源系接地点。

20.如权利要求11所述的电压检测电路，其中该比较器系设置于一专用集成电路芯片中。

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