CN215263931U - 电量检测装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电量检测装置及电子设备，所述装置包括：分压部，用于对电池电压进行分压并产生第一电压；可控稳压源，受控于所述第一电压进行状态切换；在所述第一电压高于基准电压时，所述可控稳压源处于导通状态并输出第一信号；在所述第一电压低于所述基准电压时，所述可控稳压源处于截止状态并输出第二信号；开关部，与所述可控稳压源相连接，用于在接收到所述第一信号的情况下处于开状态，在接收到所述第二信号的情况下处于关状态；和控制部，与所述开关部相连接，用于基于所述开关部的开关状态输出电池电量提示信号以表示电池电量是否不足。本实用新型硬件成本低并且检测可靠。

Description

电量检测装置及电子设备

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种电量检测装置，以及具有该电量检测装置的电子设备。

背景技术

电子设备目前均会采用电池进行供电，电子设备工作时电池放电，电池供电不足时需要对电池充电，因此，对电池进行电量检测是必要的手段。

现有技术中的电量检测方式主要包括采用库仑计或者自带ADC的芯片。这些方式均存在硬件成本较高的问题。

发明内容

本实用新型针对以上问题的提出，而提供一种硬件成本低并且检测可靠的电量检测装置，以及具有该电量检测装置的电子设备。

本实用新型采用的一个技术手段是：提供一种电量检测装置，包括：

分压部，用于对电池电压进行分压并产生第一电压；

可控稳压源，受控于所述第一电压进行状态切换；在所述第一电压高于基准电压时，所述可控稳压源处于导通状态并输出第一信号；在所述第一电压低于所述基准电压时，所述可控稳压源处于截止状态并输出第二信号；

开关部，与所述可控稳压源相连接，用于在接收到所述第一信号的情况下处于开状态，在接收到所述第二信号的情况下处于关状态；和

控制部，与所述开关部相连接，用于基于所述开关部的开关状态输出电池电量提示信号以表示电池电量是否不足。

本实用新型采用的另一个技术手段是：提供一种电子设备，包括电池和所述的电量检测装置；所述电量检测装置与所述电池相连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的电量检测装置及电子设备，采用分压部、可控稳压源、开关部和控制部，可以将电池电压分压后与可控稳压源的基准电压进行比较，进而能够检测出电池电压低于某一电压值的情况，从而判断出电池电量是否不足，检测可靠，同时，与采用库仑计或者自带ADC的芯片的电量检测方式相比，节约硬件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

其中：

图1是一个实施例中的电量检测装置的结构框图；

图2是一个实施例中的电量检测装置的电路原理图；

图3是一个实施例中的电子设备的结构框图；

图4是一个实施例中的充放电电路的电路原理图。

图中：1、电量检测装置，2、电池，3、供电电源，4、充电芯片，5、充放电电路，6、随机存取存储器，7、非易失性存储器，8、外部充电电源，11、分压部，12、可控稳压源，13、开关部，14、控制部，51、或门电路，52、开关电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供了一种电量检测装置1，如图1所示，装置可以包括分压部11、可控稳压源12、开关部13和控制部14。分压部11用于对电池电压进行分压并产生第一电压。分压部11连接待测电量的电池2，并通过对电池2输出的电池电压进行分压后获得第一电压。可控稳压源12受控于第一电压进行状态切换，可控稳压源12根据接收的第一电压情况来切换自身状态。在第一电压高于基准电压时，可控稳压源12处于导通状态并输出第一信号。在第一电压低于基准电压时，可控稳压源12处于截止状态并输出第二信号。第一信号和第二信号的信号状态可以为不同的逻辑电平，例如，第一信号为高电平、第二信号为低电平，或者第一信号为低电平、第二信号为高电平。开关部13与可控稳压源12相连接，用于在接收到第一信号的情况下处于开状态，在接收到第二信号的情况下处于关状态，开关部13处于开状态时，开关部13接通，开关部13处于关状态时，开关部13断开。控制部14与开关部13相连接，用于基于开关部13的开关状态输出电池电量提示信号以表示电池电量是否不足，在第一电压高于基准电压的情况下，控制部14输出表示电池电量充足的电池电量提示信号，在第一电压低于基准电压的情况下，控制部14输出表示电池电量不足的电池电量提示信号。具体地，可以通过不同逻辑电平的电池电量提示信号用于表示电池电量不足或电池电量充足，例如，控制部14输出的电池电量提示信号为高电平，则表示电池电量充足，控制部14输出的电池电量提示信号为低电平，则表示电池电量不足，或者控制部14输出的电池电量提示信号为低电平，则表示电池电量充足，控制部14输出的电池电量提示信号为高电平，则表示电池电量不足。

本实施例提供的电量检测装置1，采用分压部11、可控稳压源12、开关部13和控制部14，可以将电池电压分压后与可控稳压源12的基准电压进行比较，进而能够检测出电池电压低于某一电压值的情况，从而判断出电池电量是否不足，检测可靠，同时，与采用库仑计或者自带ADC的芯片的电量检测方式相比，节约硬件成本。

在一个实施例中，进一步地，当开关部13处于关状态，电池电量提示信号可以为低电平并用于提示电池电量不足，此时，第一电压低于基准电压，当开关部13处于开状态，电池电量提示信号可以为高电平并用于提示电池电量充足，此时，第一电压高于基准电压。具体地，电池电量提示信号为低电平时可以在0V左右，电池电量提示信号为高电平时可以与图2中的供电电源VDD相同。

在一个实施例中，在第一电压等于基准电压时，控制部14用于将开关部13输出的开关信号作为中断源。开关信号包括开信号和关信号，当开关部13处于开状态时，开关部13输出开信号，当开关部13处于关状态时，开关部13输出关信号。当接收到开关部13输出的关信号时，控制部14进行中断响应，当接收到开关部13输出的开信号时，控制部14不进行中断响应。控制部14还用于在进行中断响应后，每隔第一预设时间检测开关部13输出的开关信号。

其中，示例性地，第一预设时间可以为50-150ms，例如50ms、100ms、150ms等，控制部14可以每隔100ms检测一次开关部13输出的开关信号。在检测次数达到预设次数时，控制部14用于判断开关部13是否在每次检测均输出关信号，并当开关部13在各次检测中均输出关信号时输出表示电池电量不足的电池电量提示信号。示例性地，预设次数可以为10-20次，例如10次、15次、20次等，控制部14可以每隔100ms检测一次开关部13输出的开关信号，当检测次数达到10次时，控制部14判断在10次检测中开关部13是否每次检测均输出关信号，若开关部13在10次检测中的每次检测均输出关信号，则控制部14输出表示电池电量不足的电池电量提示信号。在检测次数达到预设次数时，如果开关部13并不是每次检测均输出关信号，比如某次或多次检测中开关部13输出了开信号，那么控制部14不进行电池电量不足的提示，并在第二预设时间内停止检测，第二预设时间可以为2-5分钟，例如2分钟、3分钟、5分钟，控制部14可以停止3分钟检测，之后继续根据开关部13输出的信号是开信号或关信号而是否进行中断响应。

本实施例可以避免第一电压在基准电压时，可控稳压源12的输出在第一信号和第二信号之间来回跳动的问题。采用中断加检测关信号持续时间的方式可以更好的降低资源开销和防止误触的问题。

在一个实施例中，进一步，所述第一电压高于基准电压时，用于指示所述电池电压高于3.6V，所述第一电压低于基准电压时，用于指示所述电池电压低于3.6V，所述第一电压等于基准电压时，用于指示所述电池电压等于3.6V。基准电压为2.5V。

在一个实施例中，参考图2所示，分压部11可以包括第一分压电阻R141和第二分压电阻R142。第一分压电阻R141两端分别连接电池2和第二分压电阻R142。第二分压电阻R142两端分别连接第一分压电阻R141和地。图2中的网络标号VBAT表示电池2接入端。第一分压电阻R141和第二分压电阻R142的连接端用于产生第一电压，并与可控稳压源12相连接。通过调整第一分压电阻R141和第二分压电阻R142的阻值大小，可以用于调整电池电量不足对应的电池电压是否为3.6V。

可控稳压源12可以包括型号为TL431的可控精密稳压源，可控精密稳压源具有参考极E、阳极C和阴极B，阳极C接地，第一分压电阻R141和第二分压电阻R142的连接端连接参考极E，阴极B连接控制部14。开关部13可以包括第一开关管Q13、第一下拉电阻R140、第一限流电阻R124和第一二极管D8。第一开关管Q13具有第一控制端、第一开关端和第二开关端。第一控制端与可控稳压源12相连接，用于接收第一信号或第二信号。第一开关端经由第一下拉电阻R140接地，并与控制部14相连接。第二开关端连接第一二极管D8阴极，第一二极管D8阳极连接供电电源3。第一控制端经由第一限流电阻R124连接供电电源3。

控制部14可以包括单片机，图2中的网络标号MCU_IO表示开关部13输出的开关信号，单片机接收MCU_IO信号。第一开关管Q13可以采用晶体三极管或MOS管，示例性地，图2中示出的第一开关管Q13采用MOS管，则第一开关管Q13的栅极为第一控制端，漏极为第一开关端，源极为第二开关端。示例性地，图2中的网络标号VDD表示供电电源3，供电电源3可以直接由电池2提供，也可以由电池2输出的电池电压进行电压变换和/或稳压处理后进行提供。

结合图3示例性说明电量检测装置1的工作过程，当电池电压低于一定值例如3.6V时，可控稳压源12处于截止状态并输出第二信号，第一开关管Q13的第一控制端和第三开关端之间无管压降，第一开关管Q13不能导通，电池电量提示信号即MCU_IO输出低电平。当电池电压高于一定值例如3.6V时，可控稳压源12处于导通状态并输出第一信号，第一开关管Q13的第一控制端和第三开关端之间有管压降，第一开关管Q13导通，电池电量提示信号即MCU_IO输出高电平。进而通过检测电池电量提示信号的电平的高低便能够判断电池电量是否不足。

在一个实施例中，进一步，所述第一电压高于基准电压时，所述电池电压高于3.6V，所述第一电压低于基准电压时，所述电池电压低于3.6V，所述第一电压等于基准电压时，所述电池电压等于3.6V。基准电压为2.5V。

本实用新型提供了一种电子设备，参考图3所示，电子设备可以包括电池2和上述任一实施例的电量检测装置1。电池2可以为锂电池2。电量检测装置1与电池2相连接，用于对电池2的电量进行检测。

在一个实施例中，参考图3所示，电子设备还可以包括充电芯片4和充放电电路5。电池2具有电池2正极和电池2负极。充电芯片4输入端连接外部充电电源8，充电芯片4输出端连接电池2正极。充放电电路5连接电池2负极。示例性地，电子设备可以为手机、平板、以及其他以电池2作为供电和储能器件的电子设备。充放电电路5用于给电池2提供充电回路和放电回路。

在一个实施例中，如图4所示，充放电电路5包括或门电路51和开关电路52。或门电路51用于接收电源状态信号和开关状态信号。电源状态信号由外部充电电源8根据外部充电电源8是否接入充电芯片4而对应发出。示例性地，图4中的网络标号VCC表示外部充电电源8，网络标号VCC_IN表示电源状态信号，网络标号MCU_IO_OUT表示开关状态信号。具体地，外部充电电源8可以由电源适配器提供，外部充电电源8接入充电芯片4与外部充电电源8未接入充电芯片4对应的电源状态信号不同。例如，在外部充电电源8接入充电芯片4的情况下，电源状态信号可以为高电平，在外部充电电源8未接入充电芯片4的情况下，电源状态信号可以为低电平。开关状态信号由控制部14根据电子设备的开关机状态而对应发出，电子设备处于开机状态和关机状态所对应的开关状态信号不同。例如，在电子设备处于开机状态的情况下，开关状态信号可以为高电平，在电子设备处于关机状态的情况下，开关状态信号可以为低电平。开关电路52与或门电路51的输出端相连接，并置于电池2负极和地之间，用于控制电池2负极与地的接通或断开。在开关电路52闭合时，电池2负极与地接通，在开关电路52断开时，电池2负极与地断开。本实施例在电池2负极进行回路切断，可以避免充电不饱和的问题。

在电子设备接有外部充电电源8的情况下如果出现电池电量不足，则电子设备不关机。若电子设备未接有外部充电电源8并且出现电池电量不足，则电子设备自动关机，以便避免电池2过放和有效提高电池2寿命，同时避免电子设备因电池电量不足而突然掉电和关机，所导致的数据丢失问题，之后若外部充电电源8上电则电子设备自动唤醒和开始充电。

在一个实施例中，如图4所示，或门电路51可以包括第二限流电阻R75、第三限流电阻R32、第二二极管D3、第三二极管D4和输出电阻R11。第二限流电阻R75和第二二极管D3串联构成第一串联支路，第三限流电阻R32和第三二极管D4串联构成第二串联支路，第一串联支路用于接收电源状态信号。第二串联支路用于接收开关状态信号。第一串联支路和第二串联支路相互并联。输出电阻R11一端连接第一串联支路和第二串联支路，另一端连接开关电路52。

在一个实施例中，如图4所示，开关电路52可以包括第二开关管Q1和偏置电阻R31。第二开关管Q1具有第二控制端、第三开关端和第四开关端。偏置电阻R31两端分别连接第二控制端和第三开关端。第四开关端接地。第二控制端连接或门电路51，第三开关端连接电池2负极。

参考图4所示，示例性地，在电池电量不足时，若开关状态信号MCU_IO_OUT或电源状态信号VCC_IN的至少1个为高电平，则第二开关管Q1导通。若开关状态信号MCU_IO_OUT和电源状态信号VCC_IN均为低电平，第二开关管Q1断开。即具体地，在电池电量不足时，若电子设备处于开机状态和/或外部充电电源8接入充电芯片4，第二开关管Q1导通，电池2能够进行充电或放电，若电子设备处于关机状态且外部充电电源8未接入充电芯片4，第二开关管Q1断开，电池2不能进行放电。进而可以实现电子设备的电池电量不足而自动关机后，无法通过按键等方式开机，防止电子设备因碰撞自动开机而导致意外情况发生，在接入外部充电电源8能正常开机。

在一个实施例中，参考图3所示，电子设备还可以包括随机存取存储器6和非易失性存储器7。若电子设备的电池电量不足，控制部14将随机存取存储器6存储的数据保存至非易失性存储器7并上传云服务器，以及控制开关电路52断开电池2负极与地之间的连接。控制部14还用于控制非易失性存储器7的日志文件记录掉电事件的发生时间。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电量检测装置，其特征在于，所述装置包括：

分压部，用于对电池电压进行分压并产生第一电压；

可控稳压源，受控于所述第一电压进行状态切换；在所述第一电压高于基准电压时，所述可控稳压源处于导通状态并输出第一信号；在所述第一电压低于所述基准电压时，所述可控稳压源处于截止状态并输出第二信号；

开关部，与所述可控稳压源相连接，用于在接收到所述第一信号的情况下处于开状态，在接收到所述第二信号的情况下处于关状态；和

控制部，与所述开关部相连接，用于基于所述开关部的开关状态输出电池电量提示信号以表示电池电量是否不足。

2.根据权利要求1的电量检测装置，其特征在于，当所述开关部处于关状态，所述电池电量提示信号为低电平并用于提示电池电量不足，当所述开关部处于开状态，所述电池电量提示信号为高电平并用于提示电池电量充足。

3.根据权利要求1或2的电量检测装置，其特征在于，在所述第一电压等于基准电压时，所述控制部用于将所述开关部输出的开关信号作为中断源；当接收到所述开关部输出的关信号时，所述控制部进行中断响应，当接收到所述开关部输出的开信号时，所述控制部不进行中断响应；

所述控制部还用于在进行中断响应后，每隔第一预设时间检测所述开关部输出的开关信号；在检测次数达到预设次数时，所述控制部用于判断所述开关部是否在每次检测均输出关信号，并当所述开关部在各次检测中均输出关信号时输出表示电池电量不足的电池电量提示信号。

4.根据权利要求3的电量检测装置，其特征在于，所述第一电压高于基准电压时，用于指示所述电池电压高于3.6V，所述第一电压低于基准电压时，用于指示所述电池电压低于3.6V。

5.根据权利要求1或2的电量检测装置，其特征在于，

所述分压部包括第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻两端分别连接电池和所述第二分压电阻；所述第二分压电阻两端分别连接所述第一分压电阻和地；所述第一分压电阻和第二分压电阻的连接端用于产生所述第一电压，并与所述可控稳压源相连接；

所述可控稳压源包括型号为TL431的可控精密稳压源；

所述开关部包括第一开关管、第一下拉电阻、第一限流电阻和第一二极管；所述第一开关管具有第一控制端、第一开关端和第二开关端；所述第一控制端与所述可控稳压源相连接，用于接收所述第一信号或所述第二信号；所述第一开关端经由所述第一下拉电阻接地，并与所述控制部相连接；所述第二开关端连接所述第一二极管阴极，所述第一二极管阳极连接供电电源；所述第一控制端经由所述第一限流电阻连接所述供电电源；

所述控制部包括单片机。

6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括电池和权利要求1至5任一项所述的电量检测装置；所述电量检测装置与所述电池相连接。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：充电芯片和充放电电路；所述电池具有电池正极和电池负极；所述充电芯片输入端连接供电电源，所述充电芯片输出端连接所述电池正极；所述充放电电路连接所述电池负极。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述充放电电路包括：

或门电路，用于接收电源状态信号和开关状态信号；所述电源状态信号由外部充电电源根据所述外部充电电源是否接入所述充电芯片而对应发出；所述开关状态信号由所述控制部根据所述电子设备的开关机状态而对应发出；和

开关电路，与所述或门电路的输出端相连接，并置于所述电池负极和地之间，用于控制所述电池负极与地的接通或断开。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，

所述或门电路包括：第二限流电阻、第三限流电阻、第二二极管、第三二极管和输出电阻；所述第二限流电阻和所述第二二极管串联构成第一串联支路，所述第三限流电阻和所述第三二极管串联构成第二串联支路，所述第一串联支路用于接收所述电源状态信号；所述第二串联支路用于接收所述开关状态信号；所述第一串联支路和所述第二串联支路相互并联；所述输出电阻一端连接所述第一串联支路和所述第二串联支路，另一端连接所述开关电路；

所述开关电路包括：第二开关管和偏置电阻；所述第二开关管具有第二控制端、第三开关端和第四开关端；所述偏置电阻两端分别连接所述第二控制端和所述第三开关端；所述第四开关端接地；所述第二控制端连接所述或门电路，所述第三开关端连接所述电池负极。

10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括随机存取存储器和非易失性存储器；若电池电量不足，所述控制部将所述随机存取存储器存储的数据保存至所述非易失性存储器并上传云服务器，以及控制所述开关电路断开所述电池负极与地之间的连接。

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