CN211348413U - 电源电压监测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及电源管理技术领域，公开了一种电源电压监测电路，包括：微处理器、滤波电路以及MOS管触发电路；电源向所述微处理器供电，所述微处理器的PWM端输出PWM信号至所述滤波电路，经所述滤波电路后传输至所述MOS管触发电路，所述MOS管触发电路根据所述PWM信号输出含占空比的检测信号，所述微处理器接收所述检测信号的所述占空比以获取所述电源的电压。通过上述方式，本实用新型实施例能够在不使用任何电源管理芯片的条件下，检测出电池电压，最大程度的简化了电路，能够实现对电池电量进行监测。

Description

电源电压监测电路

技术领域

本实用新型实施例涉及电源管理技术领域，具体涉及一种电源电压监测电路。

背景技术

在家电控制领域中，经常会用到干电池作为控制部分的供电电源。干电池作为一种一次性电池，其使用寿命是有限且受环境影响较大的。因此对其电量的检测是很有必要的。

现有的技术方案是通过电源管理芯片(Integrated Circuit，IC)实现电量的监测，可以给到用户更换电池的提示功能，但是此种检测方式电路复杂。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种电源电压监测电路，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种电源电压监测电路，包括：微处理器、滤波电路以及MOS管触发电路；电源向所述微处理器供电，所述微处理器的PWM端输出PWM信号至所述滤波电路，经所述滤波电路后传输至所述MOS管触发电路，所述MOS管触发电路根据所述PWM信号输出含占空比的检测信号，所述微处理器接收所述检测信号对应的所述占空比以获取所述电源的电压。

在一种可选的方式中，所述滤波电路包括：第一电容，所述第一电容的一端与所述微处理器的PWM端连接，另一端接地。

在一种可选的方式中，所述MOS管触发电路包括第一晶体管，所述第一晶体管的第一端与所述微处理器的PWM端连接，所述第一晶体管的第二端接地，所述第一晶体管的第三端与所述微处理器11的IO口连接。

在一种可选的方式中，所述第一晶体管为NPN三极管，所述第一晶体管的第一端为所述NPN三极管的基极，第二端为所述NPN三极管的发射极，第三端为所述NPN三极管的集电极。

在一种可选的方式中，所述第一晶体管为结型场效应晶体管或绝缘栅场效应晶体管，所述第一晶体管的第一端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的栅极，第二端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的源极，第三端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的漏极。

在一种可选的方式中，所述MOS管触发电路还包括：第二电容，所述第二电容连接在所述第一晶体管的第二端与第三端之间。

在一种可选的方式中，所述MOS管触发电路还包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一晶体管的第三端连接，另一端与所述电源连接。

在一种可选的方式中，所述微处理器至少包括一电源端和接地端，所述电源通过所述电源端向所述微处理器供电，所述接地端接地。

在一种可选的方式中，所述电源电压监测电路还包括时序产生电路，其中，所述时序产生电路包括：晶振、第三电容以及第四电容，所述晶振的输入端和输出端分别与所述微处理器的不同端口连接，所述第三电容一端与所述晶振的输出端连接，另一端接地；所述第四电容的一端与所述晶振的输入端连接，另一端接地。

在一种可选的方式中，所述电源为干电池。

本实用新型实施例的电源电压监测电路包括：微处理器、滤波电路以及 MOS管触发电路；电源向所述微处理器供电，所述微处理器的PWM端输出 PWM信号至所述滤波电路，经所述滤波电路后传输至所述MOS管触发电路，所述MOS管触发电路根据所述PWM信号输出含占空比的检测信号，所述微处理器接收所述检测信号对应的所述占空比以获取所述电源的电压，能够在不使用任何电源管理芯片的条件下，检测出电池电压，最大程度的简化了电路，能够实现对电池电量进行监测。

上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的电源电压监测电路的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的电源电压监测电路的电路示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的电源电压监测电路检测的检测信号的波形示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本实用新型实施例提供的电源电压监测电路的结构示意图，如图1所示，电源电压监测电路10包括：微处理器11、滤波电路12以及MOS 管触发电路13；电源向所述微处理器11供电，所述微处理器11的PWM端输出PWM信号至所述滤波电路12，经所述滤波电路12后传输至所述MOS 管触发电路13，所述MOS管触发电路13根据所述PWM信号输出含占空比的检测信号，所述微处理器11接收所述检测信号对应的所述占空比以获取所述电源的电压VDD。

在本实用新型实施例中，如图2所示，所述滤波电路12包括：第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述微处理器11的PWM端连接，另一端接地GND。第一电容C1用于对微处理器11输出的PWM信号进行滤波，驱动 MOS管触发电路13。

所述MOS管触发电路13包括第一晶体管Q1，所述第一晶体管Q1的第一端与所述微处理器11的PWM端连接，所述第一晶体管Q1的第二端接地 GND，所述第一晶体管Q1的第三端与所述微处理器11的IO口连接。

其中，所述第一晶体管Q1可以为NPN三极管，所述第一晶体管Q1的第一端为所述NPN三极管的基极，第二端为所述NPN三极管的发射极，第三端为所述NPN三极管的集电极。微处理器11输出的PWM信号经过第一电容C1进行滤波后传输至NPN三极管的基极。

所述第一晶体管Q1也可以为结型场效应晶体管JunctionField EffectTransistor，JFET或绝缘栅场效应晶体管metal-oxide semiconductor Field EffectTransistor，MOSFET。所述第一晶体管Q1的第一端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的栅极，第二端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的源极，第三端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的漏极。微处理器11输出的PWM信号经过第一电容C1进行滤波后提供MOS管导通所需的栅极电压。

在本实用新型实施例中，微处理器11输出的PWM信号经过第一电容C1 进行滤波后接入第一晶体管Q1的第一端。PWM信号的电压幅值大于等于第一晶体管Q1的导通门限值时，第一晶体管Q1导通，第一晶体管Q1的集电极输出低电平的检测信号，此时微处理器11的I/O口检测到低电平。PWM信号的电压幅值小于第一晶体管Q1的导通门限值时，第一晶体管Q1截止，第一晶体管Q1的第三端输出高电平的检测信号，此时微处理器11的I/O口检测到高电平。如此，如图3所示，第一晶体管Q1的第三端输出一定占空比的检测信号，占空比为T0/T。

而PWM信号的电压幅值与供电电源的幅度是一致的，当供电电源也就是电池的电量发生变化时，PWM输出的电压幅值也就不一样，使得第一晶体管 Q1的第三端输出的检测信号的占空比也不一致，两者存在对应关系。所述微处理器11为单片机MCU，其中存储有所述检测信号的占空比与所述电源电压VDD的一一对应关系表，参见表1。微处理器11可以有多种型号，例如为型号STM 32F051K8T6 LQFP32等等。

表1占空比与电源电压VDD对应关系表

电压(V)	占空比(％)
		3.0	25
2.8	36
		2.6	45
2.4	56
		2.2	65
2.0	74
		1.8	85

需要说明的是，鉴于元器件差异不可控，此对应关系仅做示例作用，不具有任何普遍性，应用时可以采用动态校准。在实际运用过程中，应对此对应关系重新校正也可根据相关精度要求对电压间隔进行完善。

所述微处理器11根据所述检测信号的占空比查找所述对应关系表，获取所述电源的电压。所述电源可以为一节或多节相比串联的干电池。微处理器 11可以根据所述检测信号的占空比获取当前电池电压，实现对电池电量的监测。例如，检测信号的占空比25％时，根据表1中的占空比与电源电压对应关系表可知，当前电池电压为3.0V。

在本实用新型实施例中，所述MOS管触发电路13还包括：第二电容C2 和第一电阻R1，所述第二电容C2连接在所述第一晶体管Q1的第二端与第三端之间。所述第一电阻R1的一端与所述第一晶体管Q1的第三端连接，另一端与所述电源连接，即接电源电压VDD。第二电容C2用于滤波，使微处理器11的I/O口输入的电平更加稳定。

所述电源电压监测电路10还包括时序产生电路14，其中，所述时序产生电路14包括：晶振X1、第三电容C3以及第四电容C4。所述晶振X1的输入端和输出端分别与所述微处理器11的不同端口连接。具体地，晶振X1的输入端与微处理器11的OSC_IN引脚连接，晶振X1的输出端与微处理器11的 OSC_OUT引脚连接。所述第三电容C3一端与所述晶振X1的输出端连接，另一端接地GND。所述第四电容C4的一端与所述晶振X1的输入端连接，另一端接地GND。OSC_IN与OSC_OUT为微处理器11的外部晶振引脚；第三电容C3与第四电容C4为匹配电容，不同晶振特性不同，应根据制造厂商参考数值选择合理匹配电容容值。控制系统上电后，OSC_OUT引脚输出稳定时序，保证微处理器11可靠工作。外部晶振用于提高精度。微处理器11的内部也有晶振产生时序。应用时，可根据实际运用要求自行选择应用外部晶振或内部晶振产生的时序。

所述微处理器11至少包括一电源端和接地端，所述电源输出电源电压 VDD，通过所述电源端向所述微处理器11供电，所述接地端接地GND。在电源端与接地端之间可以设置第五电容C5。第五电容C5为滤波电容，用于滤除微处理器11工作过程中电流发生变化在电源线上造成的纹波。

所述电源电压监测电路10还包括复位控制电路15。复位控制电路15包括第二电阻R2以及第六电容C6。第二电阻R2的一端与微处理器11连接，具体与微处理器11的NRST引脚连接，另一端与电源连接，即接电源电压 VDD。第六电容C6的一端与第二电阻R2的一端连接，另一端接地GND。 NRST引脚为微处理器11的上电复位引脚，定义为低电平复位。通过第二电阻R2与第六电容C6保证微处理器11的NRST引脚输入为高，从而避免微处理器11反复复位。

在本实用新型实施例中，在应用微处理器11对电池电量进行监测之前，选取的单片机MCU的正常工作电压范围，选定一个PWM的频率f后(周期为 T)，可以得出在正常工作电压上下限时分别对应的检测信号的占空比，因此可以得出检测信号的占空比的起始值T0，并T分成100个时间单位，按1个时间单位增加占空比。

在本实用新型实施例中，由于电容与第一晶体管Q1等器件存在偏差，具体在电路中表现为第一电容C1的容值偏差，第一晶体管Q1的导通门限值偏差，所以即便在恒压电源电压供电的条件下，所得检测信号的占空比的值也存在差异，这里将该值称为初始值。为了减小此种差异带来的最终电压测量误差，因此，在生产过程中加入了初始值的动态校准。在生产过程中，为了避免因为电池在存放期间发生电量的改变而影响起始值的测量，应采用恒压电源供电，由此得到初始值并保存在微处理器中。在本实用新型实施例中，起始值和初始值可以同时进行测量，将初始值统一至起始值中。

本实用新型实施例的电源电压监测电路10包括：微处理器11、滤波电路 12以及MOS管触发电路13；电源向所述微处理器11供电，所述微处理器 11的PWM端输出PWM信号至所述滤波电路12，经所述滤波电路12后传输至所述MOS管触发电路13，所述MOS管触发电路13根据所述PWM信号输出含占空比的检测信号，所述微处理器11接收所述检测信号对应的所述占空比以获取所述电源的电压，能够在不使用任何电源管理芯片的条件下，检测出电池电压，最大程度的简化了电路，能够实现对电池电量进行监测。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (10)

1.一种电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述电源电压监测电路(10)包括：微处理器(11)、滤波电路(12)以及MOS管触发电路(13)；电源向所述微处理器(11)供电，所述微处理器(11)的PWM端输出PWM信号至所述滤波电路(12)，经所述滤波电路(12)后传输至所述MOS管触发电路(13)，所述MOS管触发电路(13)根据所述PWM信号输出含占空比的检测信号，所述微处理器(11)接收所述检测信号对应的所述占空比以获取所述电源的电压(VDD)。

2.如权利要求1所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述滤波电路(12)包括：第一电容(C1)，所述第一电容(C1)的一端与所述微处理器(11)的PWM端连接，另一端接地。

3.如权利要求1所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述MOS管触发电路(13)包括第一晶体管(Q1)，所述第一晶体管(Q1)的第一端与所述微处理器(11)的PWM端连接，所述第一晶体管(Q1)的第二端接地，所述第一晶体管(Q1)的第三端与所述微处理器(11)的IO口连接。

4.如权利要求3所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述第一晶体管(Q1)为NPN三极管，所述第一晶体管(Q1)的第一端为所述NPN三极管的基极，第二端为所述NPN三极管的发射极，第三端为所述NPN三极管的集电极。

5.如权利要求3所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述第一晶体管(Q1)为结型场效应晶体管或绝缘栅场效应晶体管，所述第一晶体管(Q1)的第一端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的栅极，第二端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的源极，第三端为所述结型场效应晶体管或所述绝缘栅场效应晶体管的漏极。

6.如权利要求3所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述MOS管触发电路(13)还包括：第二电容(C2)，所述第二电容(C2)连接在所述第一晶体管(Q1)的第二端与第三端之间。

7.如权利要求6所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述MOS管触发电路(13)还包括：第一电阻(R1)，所述第一电阻(R1)的一端与所述第一晶体管(Q1)的第三端连接，另一端与所述电源连接。

8.根据权利要求1所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述微处理器(11)至少包括一电源端和接地端，所述电源通过所述电源端向所述微处理器(11)供电，所述接地端接地。

9.根据权利要求1所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述电源电压监测电路(10)还包括时序产生电路(14)，其中，所述时序产生电路(14)包括：晶振(X1)、第三电容(C3)以及第四电容(C4)，所述晶振(X1)的输入端和输出端分别与所述微处理器(11)的不同端口连接，所述第三电容(C3)一端与所述晶振(X1)的输出端连接，另一端接地；所述第四电容(C4)的一端与所述晶振(X1)的输入端连接，另一端接地。

10.根据权利要求1所述的电源电压监测电路(10)，其特征在于，所述电源为干电池。

Images