CN205901343U - 一种电池的过放电预警电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池的过放电预警电路，应用于一电子设备，包括：核心控制电路及与核心控制电路连接的电压检测芯片；电压检测芯片相对于核心控制电路独立设置，用于在电子设备处于关机状态时检测电池的电压，并将电池的电压反馈至核心控制电路；核心控制电路用于接收电池的电压，并将电池的电压与预设的预警电压进行比较，用以发出预警信号。本实用新型还公开一种电子设备。通过上述方式，本实用新型能够在电子设备处于关机状态后，利用电压检测芯片检测电池的电压，当电池的电压达到预设的预警电压时发出预警信号，提醒用户及时充电，从而避免电池过放，甚至过放加剧对电池造成的伤害。

Description

一种电池的过放电预警电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种电池的过放电预警电路及电子设备。

背景技术

电子设备的电池通常都自带有保护电路，电池的保护电路具有过充保护、过放保护和短路保护功能。其中过放保护是指当电池放电到截止电压以下，比如2.5V时，保护电路启动保护，阻止电池进一步向负载放电。此时，若及时充电，电池不会发生功能异常；若没有及时充电，由于电池保护电路有漏电流存在，电池中的电芯本身也存在自放电，因此，电池电压会进一步降低，也就是过放加剧。当电池电压降到一定程度，电池电解液会分解产气，导致电池鼓胀，使电池失效。

现有技术的电子设备，在电池电量降到一定程度时会设置自动关机，自动关机后电池继续放电，此时用户无法得知电池电量的状态，也没有预警功能提醒用户及时充电，如果电池不能及时充电，容易导致电池过放，对电池造成伤害。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种电池的过放电预警电路与电子设备，能够解决电子设备关机后由于无法及时充电而导致电池过放对电池造成伤害的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种电池的过放电预警电路，应用于一电子设备，包括：

核心控制电路及与核心控制电路连接的电压检测芯片；

电压检测芯片相对于核心控制电路独立设置，用于在电子设备处于关机状态时检测电池的电压，并将电池的电压反馈至核心控制电路；

核心控制电路用于接收电池的电压，并将电池的电压与预设的预警电压进行比较，用以发出预警信号。

其中，核心控制电路与电压检测芯片分别与电池连接，在电子设备处于关机状态时，电池直接对核心控制电路和电压检测芯片进行供电。

其中，电压检测芯片的检测端与电池的两端直接连接。

其中，核心控制电路能够在低于自动关机电压的工作电压下进行工作，其中自动关机电压是使电子设备自动关机时的电压。

其中，预设的预警电压大于或等于过放截止电压，且小于自动关机电压，其中过放截止电压是使保护电路启动过放保护的电压，自动关机电压是使电子设备自动关机时的电压；

当电池的电压等于或小于预设的预警电压时，核心控制电路发出预警信号。

其中，自动关机电压的范围为3.3V-3.5V，过放截止电压为2.5V。

其中，预设的预警电压的范围为3V-3.2V。

其中，核心控制电路包括控制模块及预警模块；

控制模块与电压检测芯片连接，用于接收电压检测芯片反馈的电池的电压，并将电池的电压与预设的预警电压进行比较以发出控制信号至预警模块；

预警模块用于根据接收到的控制信号发出预警信号。

其中，电池的过放电预警电路进一步包括预警电路；

核心控制电路用于接收电压检测芯片反馈的电池的电压，并将电池的电压与预设的预警电压进行比较以发出控制信号至预警电路；

预警电路用于根据接收的控制信号发出预警信号。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的另一种技术方案是：提供一种电子设备，包括上述任一的电池的过放电预警电路。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型通过电压检测芯片相对于核心控制电路独立设置，用于在电子设备处于关机状态时检测电池的电压，并将电池的电压反馈至核心控制电路；核心控制电路用于接收电池的电压，并将电池的电压与预设的预警电压进行比较，以发出预警信号。通过这种方式，本实用新型在电子设备处于关机状态后，利用电压检测芯片检测电池的电压，当电池的电压达到预设的预警电压时发出预警信号，提醒用户及时充电，从而避免电池过放，甚至过放加剧对电池造成的伤害。

附图说明

图1是本实用新型电池的过放电预警电路第一实施方式的原理示意图；

图2是本实用新型电池的过放电预警电路第二实施方式的原理示意图；

图3是本实用新型电池的过放电预警电路第三实施方式的原理示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型所提供的一种电池的过放电预警电路及电子设备做进一步详细阐述。

请参阅图1，本实用新型电池的过放电预警电路第一实施方式，包括核心控制电路11及与核心控制电路11连接的电压检测芯片12。

电压检测芯片12相对于核心控制电路11独立设置，用于在电子设备处于关机状态时检测电池BAT的电压，并将电池BAT的电压反馈至核心控制电路11；核心控制电路11用于接收电池BAT的电压，并将电池BAT的电压与预设的预警电压进行比较，用以发出预警信号。

具体地，核心控制电路11与电压检测芯片12分别与电池BAT连接，电压检测芯片12的检测端1/2直接或间接连接在电池BAT的两端，电压检测芯片12的输出端3与核心控制电路11连接。在电子设备处于关机状态时，电池BAT直接对核心控制电路11和电压检测芯片12进行供电。

电子设备中的电池BAT通常是锂离子电池、或者是正极为钴酸锂和负极石墨的电池，这些材料的电池在电压降到一定程度时，电池BAT的电解液会分解产气，导致电池BAT膨胀，使电池BAT失效，因此在大多数的电子设备中，电池BAT都会自带有保护电路，保护电路具有过放保护功能，也就是在电池BAT的电压降低至过放截止电压时，启动保护电路，阻止电池BAT进一步向负载放电。其中过放截止电压的大小与电池BAT本身的材料有关，通常为2.5V。

但是在大多数的电子设备中，并不会使电池BAT一直放电到过放截止电压，主要是由于放电到这个电压会对电池BAT造成较大的伤害，因此在过放截止电压之前通常会设置一自动关机电压，在这一电压之前电池BAT处于安全使用状态，电池BAT放电造成的伤害很小，有些几乎可以忽略不计；当检测到电池BAT的电压降低至自动关机电压时，系统会发出关机请求信号，中央处理器(CPU)撤消开机维持信号，执行关机程序，电源管理芯片撤消供电，电子设备处于关机状态。其中自动关机电压通常设置为3.3V-3.5V之间。

要避免电池BAT过放造成的伤害，就需要在电子设备关机后，电池放电到过放截止电压之前，设置预警功能，提醒用户及时充电。因此，预警电压通常设置在这两个电压阈值之间，也就是在2.5V-3.5V之间，在实际应用中，预警电压的大小通常还要大于核心控制电路11或电压检测芯片12所能运行的最低电压，一般为2.8V，预警电压的取值可以在2.8V-3.5V之间，通常选取3V-3.2V之间。当然，这些数值的选取只是本实施方式的一些应用场景，并不表示任何限定。

电子设备处于关机状态时，由于电源管理芯片撤销供电，大部分模块得不到使用的电压值而维持关闭状态，但此时电池BAT的电量仍然在过放截止电压之上，保护电路并没有阻止电池BAT进一步向负载放电，因此在电池BAT两端直接连接电压检测芯片12，利用电池BAT对电压检测芯片12进行供电，从而使电压检测芯片12即使在关机状态下，仍然可以继续检测电池BAT的电压；

而核心控制电路11与电池BAT直接或间接连接，在电子设备关机时，可使通过电源管理芯片供电的部分模块停止工作，但是核心控制电路11中另一部分模块可通过与电池BAT直接连接，利用电池BAT对其进行供电而维持工作状态，这部分模块实现接收电压检测芯片12反馈的电池BAT的电压，并将电池BAT的电压与预设的预警电压进行比较以发出预警信号的功能。

其中，核心控制电路11可以是主控芯片及其周边的电路，也可以是电源管理芯片，或者其他的电路结构。当核心控制电路11是电源管理芯片时，虽然电子设备关机时电源管理芯片撤销供电，但是由于电池BAT与电源管理芯片处于连接状态，电池BAT对电源管理芯片仍然可以供电。

预警信号的发出可以是通过核心控制电路11中自带的预警模块，也可以是通过外部的预警电路，预警信号可为振动信号、铃声、蜂鸣或显示信息等。

需要说明的是，本实施方式中，电子设备处于关机状态通常指的是电子设备处于正常关机状态，也就是用户手动按下关机键实现关机，或是系统检测到电池电量等于或低于自动关机电压时，利用软件控制实现自动关机。在电子设备出现故障导致非正常关机时，如果电路可以实现本实施方式的预警功能，也并不排除在本实用新型适用场合之外。

在其他实施方式中，核心控制电路与电压检测芯片也可不通过电池直接供电，而是通过系统中的电源管理芯片或供电模块进行供电，系统通过在硬件中写入软件程序控制电子设备关机时，使电源管理芯片撤销对一部分模块的供电，而对核心控制电路和电压检测芯片，或者包括其他一些逻辑控制电路等仍然可以供电，以便实现本实用新型的电路功能。

请参阅图2，本实用新型电池的过放电预警电路第二实施方式，以手机为例，手机的过放电预警电路包括核心控制电路21、电压检测芯片203、电池BAT2和保护电路204，其中核心控制电路21包括控制模块201和预警模块202，各单路、模块或芯片的连接关系如图2所示，需知这种连接关系仅仅是示意性的，相互之间的连接可以是直接连接，或者通过一些接口等实现间接耦合，各模块之间的划分也可有其他方式，以实际需求为准。

本实施方式中，电压检测芯片203的检测端1/2直接连接在电池BAT2的两端，电压检测芯片203的输出端3与控制模块201连接，电池BAT2周边还连接有保护电路204，保护电路204实现过充、过放及短路保护功能，电压检测芯片203、电池BAT2与保护电路204集成在同一电池包22内。

手机中通过软件设置电池BAT2的电压到达自动关机电压时，实现自动关机，自动关机电压设为3.3V；保护电路204在电池BAT2的电压到达过放截止电压时，启动过放保护功能，过放截止电压为2.5V；设定预警电压为3V。

预警模块202、控制模块201和电压检测芯片203可以是通过电池BAT2直接供电，也可以是通过系统软件设置的，手机自动关机时保留的电源管理芯片或供电模块(图中未示出)的供电功能来实现供电，本实施方式中利用电池BAT2直接供电，整个电路的工作过程为：

通过电压检测芯片203或者手机系统中原有的电压检测电路，来检测电池BAT2的电压，当电池BAT2的电压降低至3.3V时，系统发出关机请求信号，CPU撤消开机维持信号，执行关机程序，电源管理芯片撤消供电，手机处于关机状态；

通过电压检测芯片203在手机处于关机状态时，检测电池BAT2的电压，并反馈至控制模块201，控制模块201将电池BAT2的电压与预设的预警电压进行比较，当电池BAT2的电压等于或小于3V时，控制模块201发送控制信号至预警模块202，预警模块202根据接收到的控制信号发出预警信号，使手机振动或发出蜂鸣声；

其中，控制模块201将电池BAT2的电压与预设的预警电压进行比较的条件还可以是，当电池BAT2的电压在3V的某一阈值范围内时；

用户接收到这种预警信号后，可以对手机及时充电，避免手机的电池BAT2继续放电至2.5V，对电池BAT2造成较大的伤害；如果手机不能及时充电，电池BAT2的电压降低至2.5V时，虽然可以通过保护电路204开启过放保护功能，阻止电池BAT2进一步向负载放电，但是电池BAT2的保护电路204中有漏电流存在，电池BAT2中的电芯本身也存在自放电，电池BAT2的电压会进一步降低，导致过放加剧，当电池BAT2的电压降低到一定程度，电池BAT2的电解液会分解产气，导致电池BAT2鼓胀，使电池BAT2失效，造成不可逆转的伤害。

因此，本实施方式中在电池BAT2电压降低至3V时，通过预警模块202发出预警信号通知用户，使用户可以及时对手机进行充电，避免手机电池BAT2过放电，甚至过放加剧对电池BAT2造成的严重伤害。

请参阅图3，本实用新型电池的过放电预警电路第三实施方式，包括核心控制电路31、电压检测芯片32及预警电路33，其中核心控制电路31为电源管理芯片31，预警电路33为蜂鸣器。

电源管理芯片31和电压检测芯片32分别与电池BAT3连接，电压检测芯片31的检测端1/2直接连接在电池BAT3的两端，电压检测芯片31的输出端3与电源管理芯片31连接。电压检测芯片32可以通过电池BAT3直接供电，也可以通过电源管理芯片31供电。

在电子设备处于关机状态时，电压检测芯片32检测电池BAT3的电压，并将电池BAT3的电压反馈至电源管理芯片31，电源管理芯片31将接收到的电池BAT3的电压和预设的预警电压进行比较，当电池BAT3的电压等于或小于预设的预警电压时，电源管理芯片31控制预警电路33发出预警信号，通知用户及时对电池BAT3进行充电，避免电池BAT3过放造成的伤害。

本实施方式中，电源管理芯片31、电压检测芯片32和电池BAT3组成的电路还可作为充电电路，对电池BAT3的充电进行监控。通过电压检测芯片32检测电池BAT3的电压，并将电池BAT3的电压反馈至电源管理芯片31，利用电源管理芯片31接收电池BAT3的电压，并将电池BAT3的电压与充电上限电压进行比较，以调节外部电源对电池BAT3的充电由恒流充电模式转为恒压充电模式。

其中，电压检测芯片32与电池BAT3之间的连接线路的阻抗小于电源管理芯片31与电池BAT3之间的连接线路的阻抗。

通过这种方式，利用独立设置的电压检测芯片32来直接检测电池BAT3的电压，避开了现有技术中利用电源管理芯片31检测电压时的线路阻抗问题，使得检测到的电池BAT3的电压更加准确，恒流充电模式的充电时间相对延长，从而提高充电效率，缩短电池BAT3的充电时间。

本实用新型电子设备一实施方式，电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能可穿戴设备或电动玩具等，这些电子设备包括有上述实施方式中提到的任一电池的过放电预警电路。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池的过放电预警电路，应用于一电子设备，其特征在于，包括：

核心控制电路及与所述核心控制电路连接的电压检测芯片；

所述电压检测芯片相对于所述核心控制电路独立设置，用于在所述电子设备处于关机状态时检测所述电池的电压，并将所述电池的电压反馈至所述核心控制电路；

所述核心控制电路用于接收所述电池的电压，并将所述电池的电压与预设的预警电压进行比较，用以发出预警信号。

2.根据权利要求1所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，

所述核心控制电路与所述电压检测芯片分别与所述电池连接，在所述电子设备处于关机状态时，所述电池直接对所述核心控制电路和所述电压检测芯片进行供电。

3.根据权利要求2所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，

所述电压检测芯片的检测端与所述电池的两端直接连接。

4.根据权利要求1所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，

所述核心控制电路能够在低于自动关机电压的工作电压下进行工作，其中所述自动关机电压是使所述电子设备自动关机时的电压。

5.根据权利要求4所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，

所述预设的预警电压大于或等于过放截止电压，且小于自动关机电压，其中所述过放截止电压是使所述电子设备启动过放保护的电压；

当所述电池的电压等于或小于所述预设的预警电压时，所述核心控制电路发出预警信号。

6.根据权利要求5所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，

所述自动关机电压的范围为3.3V-3.5V，所述过放截止电压为2.5V。

7.根据权利要求1所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，

所述预设的预警电压的范围为3V-3.2V。

8.根据权利要求1所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，

所述核心控制电路包括控制模块及预警模块；

所述控制模块与所述电压检测芯片连接，用于接收所述电压检测芯片反馈的所述电池的电压，并将所述电池的电压与预设的预警电压进行比较以发出控制信号至所述预警模块；

所述预警模块用于根据接收到的控制信号发出预警信号。

9.根据权利要求1所述的电池的过放电预警电路，其特征在于，所述电池的过放电预警电路进一步包括预警电路；

所述核心控制电路用于接收所述电压检测芯片反馈的所述电池的电压，并将所述电池的电压与预设的预警电压进行比较以发出控制信号至所述预警电路；

所述预警电路用于根据接收的所述控制信号发出预警信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的电池的过放电预警电路。