CN202794474U - 电池电压检测系统及采用该系统的移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池电压检测系统及采用该系统的移动终端，包括处理器、电源管理模块以及电池；所述电源管理模块与电池相连接，采集电池的输出电压，并转换成电池电压值输出；所述处理器输出用于控制功率放大器发射的工作状态信号至所述的电源管理模块，控制电源管理模块在功率放大器处于发射状态时，停止采集电池的输出电压。本实用新型在移动终端中采用该电池电压检测系统，可以真正避免移动终端由于功率放大器发射信号时对电池电压检测带来的影响，可以准确、真实的指示出实际的电池电压值，并在电池剩余电量过低时，控制移动终端准确关机，提高了产品运行的可靠性。

Description

电池电压检测系统及采用该系统的移动终端

技术领域

本实用新型属于移动通讯技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测电池电压的检测系统以及采用该电池电压检测系统设计的移动终端。

背景技术

移动终端的出现，给人们的生活带来了极大的便利。而移动终端在发射射频信号时，一般都需要将射频收发模块输出的高频信号经由功率放大器进行功率放大处理后，再通过天线对外发射。当功率放大器工作在大功率发射状态时，需要的瞬间电流很大，特别是GSM制式的移动终端，如GSM制式的手机，通常瞬间电流会达到一点几个安培。此时，由于通路上的一些电容的充放电影响，在电源或者通路上会产生一个瞬时的压降，由此带来很多不好的影响。例如：通话时可以听到吱吱的电流声；对手机电池电压的检测造成干扰等。通常考虑电池内阻的影响，这个瞬时压降会达到几百毫伏的量级。这会导致手机不能正确地判断当前电池的电压值，并做出正确的提示。尤其是在手机的电池电压比较低时，如果此时有电话打进来或者是通话的时间过长，手机中的电池电压检测电路经常会在功率放大器工作在发射状态时，由于电源或者通路上产生的瞬时压降，而错误地判定电池电压降低到设定值以下，进而断开电源开关，控制手机自动关机。实际上，如果不受瞬时压降的影响，此时的电池电压还是可以维持通话的。因为如果重新开机的话，手机是完全可以启动运行的，只是一打电话，手机又会自动关机，影响用户的使用。如果此时恰好是在通一个很重要的电话或者是其他比较紧急的情况急需维持通话，这无疑会给用户带来极大的麻烦。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电池电压检测系统，解决了现有移动终端在电池电压较低时，由于功率放大器工作过程中产生的瞬时压降对电池剩余电量的检测准确度造成的不利影响，实现了电池电压的真实、精确检测。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种电池电压检测系统，包括处理器、电源管理模块以及电池；所述电源管理模块与电池相连接，采集电池的输出电压，并转换成电池电压值输出；所述处理器输出用于控制功率放大器发射的工作状态信号至所述的电源管理模块，控制电源管理模块在功率放大器处于发射状态时，停止采集电池的输出电压。

为了满足电源管理模块对接口电压的限制，在所述电源管理模块与电池之间连接有电压采样电路，电源管理模块通过所述电压采样电路采集电池的输出电压。

优选的，在所述的电源管理模块中集成有模数转换器，所述模数转换器连接电压采样电路，采集电池的输出电压，并转换生成所述的电池电压值，完成模拟信号至数字信号的转换。

又进一步的，所述电源管理模块输出电池电压值至所述的处理器。

再进一步的，所述的处理器连接一存储器，输出电池电压值保存至存储器，以用于后续电池电压平均值的计算。

为了实现电池剩余电量的实时显示输出，在所述电池电压检测系统中还包含有显示单元，连接所述的处理器，接收处理器输出的电池电压值，并进行显示。

为了简化电路设计，所述电源管理模块优选集成在所述的处理器中，以增加产品的集成度。

更进一步的，所述电池通过电源开关的开关通路连接负载，所述电源开关的控制端接收处理器输出的开关信号。处理器对电池电压值进行显示的同时与设定的最低电压值进行比较，当电池电压值小于设定的最低电压值时，处理器输出开关信号控制电源开关断开，切断负载的供电回路，控制整机关机，实现对负载的保护。

基于以上电池电压检测系统的结构设计，本实用新型还提供了一种采用所述电池电压检测系统设计的移动终端，包括功率放大器、电源管理模块以及电池；所述电源管理模块与电池相连接，采集电池的输出电压，并转换成电池电压值输出；所述处理器输出用于控制功率放大器发射的工作状态信号至所述的电源管理模块，控制电源管理模块在功率放大器处于发射状态时，停止采集电池的输出电压。

优选的，所述功率放大器优选为GSM功率放大器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的电池电压检测系统结构简单，实现容易，可以真正避免移动终端由于功率放大器工作在发射状态时对电池电压的准确检测带来的不利影响，实现了电池剩余电量的准确、真实指示，避免了移动终端在电池电量较低时，误关机问题的出现，显著提高了移动终端产品运行的可靠性。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的电池电压检测系统的一种实施例的电路原理框图；

图2是本实用新型所提出的电池电压检测系统的另一种实施例的电路原理框图；

图3是本实用新型所提出的电池电压检测系统的第三种实施例的电路原理框图；

图4是本实用新型所提出的电池电压检测系统的第四种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

现有的移动终端拥有非常丰富的通信方式，可以通过GSM、CDMA、WCDMA、EDGE、GPRS、3G等无线运营网通讯。而每种通信方式在功率放大器进行信号发射时，均会对电池的输出电压造成不同程度的影响。

以GSM制式的手机为例进行说明，在现有的GSM制式的手机产品中，其电池电压的检测方式是：GSM制式的手机通过电压检测电路采集电池的输出电压，由于电压检测电路读取的次数太多了会增加手机的功耗，读取的次数太少则不能够真实的、实时的反应出当前的电池电压值，因而，一般设定电压检测电路每秒读取1-2次电池的输出电压，并将该电池的输出电压转换为电池电压值，一方面通过显示屏输出，以显示电池的剩余电量；另一方面将获取的电池电压值与系统设定的最低电压值进行比较，以便在电池电压过低时，能够控制整机自动关机。

对于GSM制式的手机，在通话时，GSM功率放大器需要每隔4.165ms发射一次，当GSM功率放大器工作在大功率发射状态时，由于需要的瞬间电流很大，因此会在电源或者通路上产生一个瞬时的压降。也就是说，每隔4.165ms电池电压就会被下拉几百毫伏。在电压检测电路读取电池的输出电压的时候，不可避免的会刚好采样到电池电压被拉低几百毫伏的情况。这样，如果GSM功率放大器处于发射状态时，电压检测电路刚好处于采样读取状态，则电压检测电路读取的电池的输出电压不是真实的电池电压，所以，手机就不能得到电池电压的真实值。这对手机的状态有很多影响，比如，显示单元电量指示一会显示有电，一会又显示电压低，让用户不知道电池的真实电量，是否需要充电。更为重要的是，如果电池的实际电压大于设定的关机电压值，没有必要关机，而此时电压检测电路读取电压值时，恰好GSM功率放大器处于发射状态，电池电压被拉下几百毫伏，电压检测电路获取的电池电压值小于设定的关机电压值，则处理器照样会输出开关信号，控制电源开关断开，切断负载的供电回路，控制整机关机。

因而，现有移动终端在电池电压较低时，由于功率放大器工作过程中产生的瞬时压降对电池剩余电量的检测的准确度造成了许多不利影响。

基于上述问题，本实用新型提供了一种能够实现电池电压的真实、精确检测的电池电压检测系统。下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述电池电压检测系统的具体组建结构及其工作原理。

实施例一，在本实施例的电池电压检测系统中主要包括处理器、电源管理模块以及电池等组成部分。其中，电源管理模块与电池相连接，采集电池的输出电压，并将电池的输出电压转换成电池电压值。功率放大器是否处于发射状态以及电源管理模块是否采集电池的输出电压受处理器输出的工作状态信号控制。

处理器输出的工作状态信号包括发射状态和非发射状态，至功率放大器，功率放大器根据接收的信号打开或关闭，同时，该工作状态信号至电源管理模块，控制电源管理模块是否采集电池的输出电压。

功率放大器在接收到处理器发出的表示非发射状态的工作信号时，关闭；同时电源管理模块接收到该表示非发射状态的工作状态信号时，采集电池的输出电压，并将电池的输出电压转换成电池电压值，输出电池电压值。

功率放大器在接收到处理器发出的表示发射状态的工作信号时，打开；同时电源管理模块接收到该表示发射状态的工作状态信号，不采集电池的输出电压，以避免生成错误的电池电压值。

本实施例以GSM制式的手机为例进行具体的说明，参见图1所示。对于GSM制式的手机来说，其内部的功率放大器为GSM功率放大器，将GSM功率放大器与电源管理模块相连接，电源管理模块同时连接电池，定时地采集电池的输出电压。在本实施例的电源管理模块中可以集成有模数转换器，通过所述模数转换器采集模拟量的电池输出电压，并将其转换生成数字信号后，即生成数字量的电池电压值，输出至后级电路。为了避免电源管理模块在GSM功率放大器工作在发射状态时，读取电池的输出电压，导致生成的电池电压值不准确的问题，本实施例对电源管理模块采集电池输出电压的时序进行干预，即在电源管理模块到达要求采集电池输出电压的时刻时，首先受处理器发出工作状态信号GSM_PA_EN的控制。一般处理器输出的工作状态信号GSM_PA_EN为低电平信号“0”时，GSM功率放大器为关闭状态，不发射信号；处理器输出的工作状态信号GSM_PA_EN为高电平信号“1”时，GSM功率放大器为打开状态，发射信号；则电源管理模块便可以根据接收到的工作状态信号GSM_PA_EN的高低电平状态，判断是否适合对电池的输出电压进行采集。具体来说，当电源管理模块到达采集电池输出电压的时刻时，若接收到的工作状态信号GSM_PA_EN为1，则将模数转换器挂起，不采集电池的输出电压；若接收到的工作状态信号GSM_PA_EN为0，则打开模数转换器，采集电池的输出电压，并将其转换为电池电压值输出。

若电源管理模块的接口电平要求正好与电池的电压等级相匹配时，可以直接将电源管理模块与电池的输出端子相连接，采集电池的输出电压。若选用的电源管理模块所支持的接口电平低于电池的输出电压，则为了满足电源管理模块对接口电压的限制，可以在电源管理模块与电池之间连接有一电压采样电路，如图2所示。所述电压采样电路可以采用电阻分压网络设计实现，通过对电池输出的电压进行分压处理后，生成满足电源管理模块接收要求的采样电压，经由分压节点输出至电源管理模块。所述电源管理模块在接收到采样电压后，根据分压电阻的阻值换算出电池的真实输出电压，并通过模数转换器进行模拟信号至数字信号的转换处理后，生成电池电压值输出。

通过电源管理模块输出的电池电压值可以直接传输至显示单元进行显示，比如直接通过手机的显示屏显示电池的剩余电量；也可以首先传输至手机内部的处理器，经由处理器处理后，再控制显示屏输出显示。

为了提高电池剩余电量检测的准确度，优选对一段时间内采集到的电池输出电压值进行求平均运算，并将计算出的平均值作为最终的电池电压值，通过显示屏输出显示。为了实现这一设计目的，本实施例采用一颗存储器连接所述的处理器，通过处理器将电源管理模块输出的电池电压值写入到存储器中进行保存，具体可以存储在一个数组中，以用于后续电池电压平均值的计算。为了对电源管理模块输出的电池电压值求取平均值，本实施例利用处理器中的定时器进行计时，当定时器到达设定时间时，处理器读取存储器中保存的多个电池电压值，进而求取电池电压的平均值。所述的设定时间需要根据实际情况具体确定，既能很好的体现出电池电压的变化，又不会增加处理器过多的工作量。

所述处理器在计算出电池电压的平均值后，一方面输出至显示单元进行显示；另一方面与设定的最低电压值进行比较，若所述电池电压的平均值低于设定的最低电压值，则认为电池电量不足，需要控制整机自动关机，或者进一步发出低电告警提醒。

当处理器检测到电池电压低于设定的最低电压值时，输出开关信号至一电源开关，控制电源开关切断电池与负载之间的供电回路，使电池停止向负载供电，控制负载断电停止运行，实现整机系统的自动关机。

作为所述电源开关来说，可以选用三极管、MOS管、可控硅等多种开关元件进行系统电路的具体设计，只要将电源开关的开关通路连接在电池与负载的供电端子之间，将电源开关的控制端连接处理器，进而根据处理器输出的开关信号状态，控制电源开关的开关通路导通或者断开即可。

下面以NMOS管作为所述的电源开关为例进行具体说明。

将NMOS管的栅极连接处理器输出开关信号的管脚，接收处理器输出的开关信号，漏极通过限流电阻与电池相接，源极连接负载的供电端子。利用处理器输出的开关信号控制NMOS管截止或者导通，从而控制负载的供电回路的断开或者闭合。

具体来讲，处理器将计算出的电池电压平均值输送至显示单元进行显示的同时，将该电池电压的平均值与设定的最低电压值进行比较。当电池电压的平均值大于设定的最低电压值时，处理器将开关信号置为高电平，并将该信号输出至NMOS管的栅极，控制NMOS管工作在饱和导通区，连通电池与负载之间的供电回路。当电池电压的平均值小于设定的最低电压值时，处理器置开关信号为低电平，并将该信号输出至NMOS管的栅极，控制NMOS管工作在截止区，切断负载的供电回路，控制整机关机，实现对负载的保护。

上述GSM制式手机的电池电压检测过程如下：

当处理器输出工作状态信号GSM_PA_EN给GSM功率放大器并使其工作在发射状态时，该工作状态信号同时传输至电源管理模块。此时，电源管理模块将模数转换器挂起，不再采集电池的输出电压；当处理器输出工作状态信号GSM_PA_EN给GSM功率放大器并使其工作在非发射状态时，该工作状态信号同时传送至所述的电源管理模块，此时电源管理模块控制模数转换器正常工作，采集电池的输出电压，并完成模拟信号至数字信号的转换，输出电池电压值至处理器，经由处理器写入到存储器，并保存到一数组中。处理器利用内置的定时器进行计时，当计时到达设定时间后，对数组中的电池电压值进行求平均运算，得到电池电压的平均值。

当处理器得到电池电压的平均值后，将该电池电压的平均值传输至显示单元进行显示，并同时将该电池电压的平均值与设定的最低电压值进行比较，进而根据比较结果输出高电平或者低电平的开关信号，控制连接在电池与负载供电回路之间的电源开关通断，实现手机的低电自动关机功能。

实施例二，参见图3、图4所示。本实施例的电池电压检测系统在构建形式上与实施例一的区别之处在于：选用内部集成有电源管理模块的处理芯片作为所述的处理器进行系统电路的设计，这样可以简化系统电路的结构设计，增加产品的集成度，为产品的小型化设计奠定了基础。

本实施例所提出的电池电压检测系统的工作原理与实施例一相同，此处不再赘述。

综上所述，本实用新型采用在功率放大器处于发射状态时，控制电源管理模块停止采集电池的输出电压，而在功率放大器处于未发射状态时，对电池的输出电压进行采集的设计方案，从而有效避免了功率放大器工作过程中产生的瞬时压降对电池剩余电量的检测准确度造成的不利影响，实现了电池剩余电量的真实、精确检测。

当然，本实用新型所提出的电池电压检测系统并不仅限定于GSM制式的手机，对于基于CDMA、EDGE、GPRS、WCDMA、3G等制式的移动终端同样适用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (10)

1.一种电池电压检测系统，其特征在于：包括处理器、电源管理模块以及电池；所述电源管理模块与电池相连接，采集电池的输出电压，并转换成电池电压值输出；所述处理器输出用于控制功率放大器发射的工作状态信号至所述的电源管理模块，控制电源管理模块在功率放大器处于发射状态时，停止采集电池的输出电压。

2.根据权利要求1所述的电池电压检测系统，其特征在于：在所述电源管理模块与电池之间连接有电压采样电路，电源管理模块通过所述电压采样电路采集电池的输出电压。

3.根据权利要求2所述的电池电压检测系统，其特征在于：在所述的电源管理模块中集成有模数转换器，所述模数转换器连接电压采样电路，采集电池的输出电压，并转换生成所述的电池电压值。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池电压检测系统，其特征在于：所述电源管理模块输出电池电压值至所述的处理器。

5.根据权利要求4所述的电池电压检测系统，其特征在于：在所述电池电压检测系统中还包含有显示单元，连接所述的处理器，接收处理器输出的电池电压值，并进行显示。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池电压检测系统，其特征在于：所述的处理器连接一存储器，输出电池电压值保存至存储器。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池电压检测系统，其特征在于：所述电源管理模块集成在所述的处理器中。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池电压检测系统，其特征在于：所述电池通过电源开关的开关通路连接负载，所述电源开关的控制端接收处理器输出的开关信号。

9.一种移动终端，其特征在于：包含有功率放大器以及如权利要求1-8中任一项权利要求所述的电池电压检测系统。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于：所述功率放大器为GSM功率放大器。

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