CN209132396U - 一种电池电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种电池电压检测电路，电池电压检测电路包括控制器、光电耦合器件、分压单元及保护单元，电池的输出端依次通过光电耦合器件、分压单元、保护单元与控制器的电压检测端口连接，光电耦合器件在控制器的控制下导通或关断，分压单元用于将电池输出的电信号进行分压，保护单元用于防止电压过大损坏控制器的内部器件。通过设置光电耦合器件、分压单元、保护单元，在待机状态或停机状态时，控制器控制光电耦合器件断开电池的输出端与分压单元、保护单元的连接，分压单元及保护单元不会产生功耗，实现了关机零损耗，能够有效提高电池的续航能力。

Description

一种电池电压检测电路

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池电压检测电路。

背景技术

随着机器人技术的大力发展和广泛应用，对机器人工作续航时间要求大大提升，此时主控器对动力电池电压的采集和监控，显得尤为重要，常见的电池电压采集电路，通过分压电阻对动力电池进行分压，得到合适的分压范围，然后送入控制器的ADC端进行采集，分析和处理，但是此电路存在一个弊端，就是在软关机状态时，此部分分压电阻会产生电流的消耗，从而产生不必要的漏电流消耗，导致用电设备的续航能力降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池电压检测电路，以实现降低在关机状态或待机状态下的电池功耗。

本实用新型是这样实现的：

一种电池电压检测电路，用于检测电池的电压，所述电池电压检测电路包括控制器、光电耦合器件、分压单元及保护单元，所述电池的输出端依次通过所述光电耦合器件、分压单元、保护单元与控制器的电压检测端口电连接，所述光电耦合器件还与控制器电连接，用于在控制器的控制下导通或关断，以使电池的输出端与所述分压单元导通或断开；所述分压单元用于将电池输出的电信号进行分压，所述保护单元用于防止电压过大损坏控制器的内部器件。

进一步地，所述光电耦合器件包括控制端、信号输入端及信号输出端，所述光电耦合器件的信号输入端与所述电池的输出端电连接，所述光电耦合器件的信号输出端与所述分压单元电连接，所述光电耦合器件的控制端与所述控制器的IO端口电连接，所述光电耦合器件用于在所述控制器的IO端口控制下关断或导通，从而使电池的输出端与所述分压单元导通或断开。

进一步地，所述分压单元包括第二电阻及第三电阻，所述第二电阻的第一端与所述光电耦合器件的信号输出端电连接，所述第二电阻的第二端通过第三电阻接地。

进一步地，所述保护单元包括保护二极管及第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述分压单元电连接，所述第四电阻的第二端与所述控制器的电压检测端口电连接，所述保护二极管的阴极与第四电阻的第二端电连接，所述保护二极管的阳极接地。

进一步地，所述电池电压检测电路还包括滤波单元，所述滤波单元设置于所述分压单元与所述保护单元之间，用于防止电池电压的波动导致控制器损坏。

进一步地，所述保护二极管为瞬态抑制二极管。

进一步地，所述滤波单元包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端接地。

进一步地，所述光电耦合器件的控制端通过第一电阻与所述控制器的IO端口电连接。

进一步地，所述光电耦合器件为PHOTOMOS器件。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种电池电压检测电路，用于检测电池的电压，所述电池电压检测电路包括控制器、光电耦合器件、分压单元及保护单元，所述电池的输出端依次通过所述光电耦合器件、分压单元、保护单元与控制器的电压检测端口电连接，所述光电耦合器件还与控制器电连接，用于在控制器的控制下导通或关断，所述分压单元用于将电池输出的电信号进行分压，所述保护单元用于防止电压过大损坏控制器的内部器件。通过设置光电耦合器件、分压单元、保护单元，在待机状态或停机状态时，控制器控制光电耦合器件断开电池的输出端与分压单元、保护单元的连接，分压单元及保护单元不会产生功耗，实现了关机零损耗，能够有效提高电池的续航能力。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了现有的检测电路的示意图。

图2示出了本实施例提供的电池电压检测电路的示意框图。

图3示出了本实施例提供的电池电压检测电路的电路连接示意图。

图标：100-电池电压检测电路；110-控制器；U1-光电耦合器件；130-分压单元；140-滤波单元；150-保护单元；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；C1-第一电容；TVS-瞬态抑制二极管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

本实施例提供了一种电池电压检测电路100，以在实现精准的电池电压检测的同时，降低能耗，延长电池的续航。

请参阅图1，图1为现有的检测电路，通过分压电路对动力电池进行分压，得到合适的分压范围，然后送入控制器110的ADC端进行采集，分析和处理，从而得到电池的电压状态，但是现有的检测电路，其分压电阻直接与电池连接，无论用电设备工作与否，分压电路会持续消耗电池电能，导致电池的续航能力降低。

请参阅图2和图3，图2示出了本实施例提供的电池电压检测电路100的示意图。

电池电压检测电路100与电池的输出端VCC电连接，用于检测电池电压。电池电压检测电路100包括控制器110、光电耦合器件U1、分压单元130、滤波单元140及保护单元150，所述电池的输出端VCC依次通过所述光电耦合器件U1、分压单元130、滤波单元140、保护单元150与控制器110的电压检测端口电连接。所述光电耦合器件U1还与控制器110电连接，用于在控制器110的控制下导通或关断，以使电池的输出端VCC与所述分压单元130导通或断开；所述分压单元130用于将电池输出的电信号进行分压，所述保护单元150用于防止电压过大损坏控制器110的内部器件。

具体地，所述光电耦合器件U1包括控制端、信号输入端及信号输出端，所述光电耦合器件U1的信号输入端与所述电池的输出端VCC电连接，所述光电耦合器件U1的信号输出端与所述分压单元130电连接，控制器110包括IO端口、电压检测端口，所述光电耦合器件U1的控制端与所述控制器110的IO端口电连接，例如，所述光电耦合器件U1的控制端可以通过第一电阻R1与所述控制器110的IO端口电连接。所述光电耦合器件U1用于在所述控制器110的IO端口控制下关断或导通，从而使电池的输出端VCC与所述分压单元130导通或断开。

所述控制器110可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制器110可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器；所述控制器110也可以是任何常规的处理器等。于本实施例中，优选地，该控制器110可以是STM32系列的处理器，例如STM32F103C8T6、STM32F103VET6等型号。

使用时控制器110使能IO端口，IO端口输出高电平，此时光电耦合器件U1的信号输入端与光电耦合器件U1的信号输出端导通，电池电压VCC经过光电耦合器件U1的信号输入端、光电耦合器件U1的信号输出端，进入分压单元130，分压得到适合控制器110的电压检测端口采集的电压范围，送入控制器110的电压检测端口进行采集分析；当控制器110断电或者IO端口禁能时，IO端口输出低电平，光电耦合器件U1截止，光电耦合器件U1的信号输入端与光电耦合器件U1的信号输出端断开，电池电压VCC不能流经光电耦合器件U1的信号输出端进入分压单元130产生消耗电流，从而实现关机零损耗。

于本实施例中，所述光电耦合器件U1为PHOTOMOS器件，但不限于此，还可以是其他的光电耦合器件U1。采用PHOTOMOS器件导通时，其输出端特性呈现低阻特性(几Ω级别)，对分压单元130(几百KΩ级别)的分压精度影响极小，从而让电池电压采集更为准确。

分压单元130包括第二电阻R2及第三电阻R3，所述第二电阻R2的第一端与所述光电耦合器件U1的信号输出端电连接，所述第二电阻R2的第二端通过第三电阻R3接地。当光电耦合器件U1导通，电池电压经过串联的第二电阻R2及第三电阻R3接地，第二电阻R2及第三电阻R3将电池电压进行分压，防止直接将电池电压传输至控制器110进行电压检测可能导致的过压损坏。控制器110根据第二电阻R2及第三电阻R3的分压比例进行电压计算实际电压。

所述保护单元150包括保护二极管及第四电阻R4，所述第四电阻R4的第一端与所述分压单元130电连接，于本实施例中，第四电阻R4的第一端连接于第二电阻R2与第三电阻R3之间；所述第四电阻R4的第二端与所述控制器110的电压检测端口电连接，所述保护二极管的阴极与第四电阻R4的第二端电连接，所述保护二极管的阳极接地。

保护单元150可以在电池的电压VCC出现异常高时，因超过电压检测端口的采集电压范围而损坏，起到保护电压检测端口的作用；所述保护二极管为瞬态抑制二极管TVS，当电压过大时，瞬态抑制二极管TVS可以被击穿，从而将电压接地，防止损坏电压检测端口或控制器110。

所述电池电压检测电路100还包括滤波单元140，所述滤波单元140设置于所述分压单元130与所述保护单元150之间，用于防止电池电压的波动导致控制器110损坏。

所述滤波单元140包括第一电容C1，所述第一电容C1的第一端与所述第四电阻R4的第一端电连接，所述第一电容C1的第二端接地。第一电容C1用于平稳因电池工作负载变动，从而产生的电压波动，进而导致分压单元130产生的分压值出现短暂电压波动的情况，防止损坏电压检测端口或控制器110。

综上所述，本实用新型提供的一种电池电压检测电路，用于检测电池的电压，所述电池电压检测电路包括控制器、光电耦合器件、分压单元及保护单元，所述电池的输出端依次通过所述光电耦合器件、分压单元、保护单元与控制器的电压检测端口电连接，所述光电耦合器件还与控制器电连接，用于在控制器的控制下导通或关断，所述分压单元用于将电池输出的电信号进行分压，所述保护单元用于防止电压过大损坏控制器的内部器件。通过设置光电耦合器件、分压单元、保护单元，在待机状态或停机状态时，控制器控制光电耦合器件断开电池的输出端与分压单元、保护单元的连接，分压单元及保护单元不会产生功耗，实现了关机零损耗，能够有效提高电池的续航能力，此外，采用PHOTOMOS器件导通时，其输出端特性呈现低阻特性(几Ω级别)，对分压单元(几百KΩ级别)的分压精度影响极小，从而让电池电压采集更为准确。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池电压检测电路，其特征在于，用于检测电池的电压，所述电池电压检测电路包括控制器、光电耦合器件、分压单元及保护单元，所述电池的输出端依次通过所述光电耦合器件、分压单元、保护单元与控制器的电压检测端口电连接，所述光电耦合器件还与控制器电连接，用于在控制器的控制下导通或关断，以使电池的输出端与所述分压单元导通或断开；所述分压单元用于将电池输出的电信号进行分压，所述保护单元用于防止电压过大损坏控制器的内部器件。

2.如权利要求1所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述光电耦合器件包括控制端、信号输入端及信号输出端，所述光电耦合器件的信号输入端与所述电池的输出端电连接，所述光电耦合器件的信号输出端与所述分压单元电连接，所述光电耦合器件的控制端与所述控制器的IO端口电连接，所述光电耦合器件用于在所述控制器的IO端口控制下关断或导通，从而使电池的输出端与所述分压单元导通或断开。

3.如权利要求1所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述分压单元包括第二电阻及第三电阻，所述第二电阻的第一端与所述光电耦合器件的信号输出端电连接，所述第二电阻的第二端通过第三电阻接地。

4.如权利要求1所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述保护单元包括保护二极管及第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述分压单元电连接，所述第四电阻的第二端与所述控制器的电压检测端口电连接，所述保护二极管的阴极与第四电阻的第二端电连接，所述保护二极管的阳极接地。

5.如权利要求4所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述电池电压检测电路还包括滤波单元，所述滤波单元设置于所述分压单元与所述保护单元之间，用于防止电池电压的波动导致控制器损坏。

6.如权利要求4所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述保护二极管为瞬态抑制二极管。

7.如权利要求5所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端接地。

8.如权利要求2所述的电池电压检测电路，其特征在于，还包括第一电阻，所述光电耦合器件的控制端通过第一电阻与所述控制器的IO端口电连接。

9.如权利要求1所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述光电耦合器件为PHOTOMOS器件。