CN217216042U - 一种接口电路、智能电池及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种接口电路、智能电池及电子设备，涉及充电技术领域。该接口电路包括主路开关、与第一分压模块，主路开关分别与充电端、待充电端电连接，第一分压模块与充电端电连接，第一分压模块还与MCU电连接；其中，当接口电路处于第一状态时，主路开关断开，以使MCU通过第一分压模块采集充电端的电压；当接口电路处于第二状态时，主路开关闭合，以使充电端为待充电端进行充电。本申请提供的接口电路、智能电池及电子设备具有保护了整个接口电路，且电路结构相对简单的优点。

Description

一种接口电路、智能电池及电子设备

技术领域

本申请涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种接口电路、智能电池及电子设备。

背景技术

目前，各种各样的电子设备均需要装载电池，以实现更加灵活的工作。

出于安全考虑，为避免外部设备直接对电池充电或电池直接对外放电，一般会在电池的电源线路上设计有充放电开关。当电池接口正负极短路时，若开机直接导通充放电开关进行充电或放电，会有电池起火甚至爆炸的危险，所以需要在导通充放电开关前检测接口正负极是否短路。

然而，现有技术中针对电池接口短路的相关检测电路较为复杂。

发明内容

本申请的目的在于提供一种接口电路、智能电池及电子设备，以解决现有技术中存在的针对电池接口短路的相关检测电路较为复杂的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种接口电路，所述接口电路包括主路开关、与第一分压模块，所述主路开关分别与充电端、待充电端电连接，所述第一分压模块与所述充电端电连接，所述第一分压模块还与MCU电连接；其中，

当所述接口电路处于第一状态时，所述主路开关断开，以使所述MCU通过所述第一分压模块采集所述充电端的电压；

当所述接口电路处于第二状态时，所述主路开关闭合，以使所述充电端为所述待充电端进行充电。

可选地，所述接口电路还包括检测开关与限流模块，所述检测开关分别与所述待充电端、所述限流模块相连，所述限流模块还与所述充电端电连接；其中，当所述接口电路处于第一状态时，所述检测开关闭合。

可选地，所述接口电路还包括第二分压模块，所述第二分压模块分别与所述限流模块、所述检测开关电连接，所述第二分压模块还与所述MCU电连接；其中，

所述第二分压模块用于在所述检测开关导通时，对所述待充电端的电压进行检测。

可选地，所述第二分压模块包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联后的一端分别与所述限流模块、所述检测开关电连接，另一端接地，且所述MCU连接于所述第一电阻与第二电阻之间。

可选地，所述主路开关、所述检测开关均包括开关管或继电器。

可选地，当所述主路开关、所述检测开关包括开关管时，所述主路开关、所述检测开关均包括第一开关管与第二开关管，且所述第一开关管与所述第二开关管背靠背相连。

可选地，所述充电端的电压值与所述限流模块的电阻值之间的比值小于阈值。

可选地，所述第一分压模块包括第三电阻与第四电阻，所述第三电阻与所述第四电阻串联后的一端与所述充电端电连接，另一端接地，且所述MCU连接于所述第三电阻与第四电阻之间。

第二方面，本申请实施例还提供了一种智能电池，所述智能电池包括电芯与上述的接口电路，所述电芯与所述接口电路的待充电端连接。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的智能电池。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种接口电路、智能电池及电子设备，接口电路包括主路开关、与第一分压模块，主路开关分别与充电端、待充电端电连接，第一分压模块与充电端电连接，第一分压模块还与MCU电连接；其中，当接口电路处于第一状态时，主路开关断开，以使MCU通过第一分压模块采集充电端的电压；当接口电路处于第二状态时，主路开关闭合，以使充电端为待充电端进行充电。由于当电池接口短路时，其接口电压为零，因此，通过第一分压模块采集充电端的电压，可以确定出此时充电端的电压，当充电端的电压为零时，即可确定出电池接口短路，并且在电池接口未短路时再进行第二状态，有效保护了整个接口电路。此外，本申请提供的接口电路的电路结构相对简单，避免了复杂结构的设计，提升了接口电路的实用价值。

为使本申请的上述目的、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申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的某些实施例，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它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的接口电路的第一种模块示意图。

图2为本申请实施例提供的接口电路的第二种模块示意图。

图3为本申请实施例提供的接口电路的第三种模块示意图。

图4为本申请实施例提供的接口电路的一种电路示意图。

图中：

100-接口电路；110-主路开关；120-第一分压模块；130-限流模块；140-检测开关；150-第二分压模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

正如背景技术中所述，目前现有技术中针对电池接口短路的相关检测电路较为复杂。例如，现有技术中的相关检测电路中包含通信电路，导致这个检测电路复杂度增加，并且成本也相应增加。此外，当充电设备插入后，也需要检测充电设备的输出电压是否是电池需求的充电电压，而在没有通信接口的电池是没办法通过与充电设备通信的方式获取这个电压的，进而也导致了整个接口电路的复杂度增加。

有鉴于此，为了解决现有技术中电池接口短路的相关检测电路较为复杂，且需要通信的情况下才能检测充电设备的输出电压是否满足充电要求的问题，本申请提供了一种接口电路，以达到简化整个缺口电路的目的。

下面对本申请提供的接口电路进行示例性说明：

作为一种可选的实现方式，请参阅图1，该接口电路100包括主路开关110、第一分压模块120，主路开关110分别与充电端、待充电端电连接，第一分压模块120与充电端电连接，第一分压模块120还与MCU电连接；其中，当接口电路处于第一状态时，主路开关110断开，以使MCU通过第一分压模块120采集充电端的电压；当接口电路处于第二状态时，主路开关110闭合，以使充电端为待充电端进行充电。

可以理解地，当主路开关110导通时，充电端与待充电端之间实现连接，充电端为待充电端充电。其中，充电端指可以为其它装置进行充电的端口，例如市电、发电机等能够进行充电的端口。在一种实现方式中，接口电路应用于智能电池，在此基础上，待充电端指连接智能电池的电芯的端口。为了避免出现电池接口短路的情况，需要在导通主路开关110之前，确定充电端未短路。

本申请提供的接口电路100包括两种工作状态，当接口电路100处于第一状态时，主路开关110断开，检测开关140闭合，以使MCU通过第一分压模块120采集充电端的电压；当接口电路100处于第二状态时，主路开关110闭合，以使充电端为待充电端进行充电。

其中，第一状态为确定电池接口是否出现短路故障的状态，第二状态为电池正常充电的状态。当处于第一状态时，MCU可以确定出充电端的电压，一方面，若充电端出现短路，则MCU确定的充电端的电压为0；另一方面，由于MCU可以在导通主路开关110之前，确定出充电的电压，因此可以确定出充电端输出的电压是否是待充电端的需求电压，然后再确定是否导通主路开关110。

例如，若MCU通过第一分压模块120确定充电端的电压为零，则判定此时充电端短路，在此基础上，主路开关110不会导通，接口电路100不会从第一状态切换至第二状态。或者，若MCU通过第一分压模块120确定充电端的电压为150V，但待充电端的需求电压为100V，则接口电路100也不会从第一状态切换至第二状态，避免出现过冲情况，损坏待充电端。若MCU通过第一分压模块120确定充电端的电压为零120V，待充电端的需求电压也为120V，则表示接口电路100正常工作，此时可以切换至第二状态，使主路开关110闭合，进而为待充电端充电。

通过该设置方式，保证了接口电路100不会出现短路的情况，同时也能够确定出充电端输出的电压是否为待充电端的需求电压。

需要说明的是，本申请提供的MCU可以为接口电路100的一部分，也可以与接口电路100独立设置，例如，当电子设备中存在MCU时，MCU用于控制电子设备工作的同时，与接口电路100相连，以获取充电端的电压。并且，主路开关闭合或者断开的状态，可以由MCU实现控制，当然地，也可以增加外部控制电路单独控制主路开关闭合或者断开，在此不做限定。

作为一种实现方式，请参阅图2，接口电路还包括检测开关与限流模块，检测开关分别与待充电端、限流模块相连，限流模块还与充电端电连接；其中，当接口电路处于第一状态时，检测开关闭合。因此，当接口电路处于第一状态时，主路开关断开，同时利用检测开关、限流模块使充电端、待充电端之间连通并进行检测。

在此基础上，即使充电端短路，也会由于限流模块的作用，使得不会对待充电端造成影响。

此外，还需要说明的是，当接口电路100处于第二状态时，检测开关140可以导通，也可以断开，在此不做具体限定。

作为一种可选的实现方式，请参阅图3，接口电路100还包括第二分压模块150，第二分压模块150分别与限流模块130、检测开关140电连接，第二分压模块150还与MCU电连接；其中，第二分压模块150用于在检测开关140导通时，对待充电端的电压进行检测。

通过设置第二电压采样模块，可以确定出待充电端的电压，实现了电压检测。当然地，通过对待充电端的电压进行电压检测，也可以判定出的待充电端是否出现短路故障。

作为一种实现方式，请参阅图4，第二分压模块150包括第一电阻与第二电阻，第一电阻与第二电阻串联后的一端分别与限流模块130、检测开关140电连接，另一端接地，且MCU连接于第一电阻与第二电阻之间。

其中，图4中所示的MCU ADC1与MCU ADC2指MCU的两个不同端口，且图示中PVDD与VBAT分别表示充电端与待充电端。在此基础上，通过第一电阻与第二电阻组成的分压电路，当MCU ADC2检测电压后，通过MCU ADC2检测的电压可以反算出VBAT的电压。根据分压定理可知V2/R2＝VBAT/(R1+R2)可得VBAT＝V2*(R1+R2)/R2，其中，V2表示MCU ADC2检测到的电压值。

同时，第一分压模块120包括第三电阻与第四电阻，第三电阻与第四电阻串联后的一端与充电端电连接，另一端接地，且MCU连接于第三电阻与第四电阻之间。同理地，通过第三电阻与第四电阻组成的分压电路，当MCU ADC1检测电压后，通过MCU ADC1检测的电压可以反算出PVDD的电压，根据分压定理可知V1/R4＝PVDD/(R3+R4)可得PVDD＝V1*(R3+R4)/R4，其中，V1表示MCU ADC1检测到的电压值。

在此基础上，当接入充电设备后，可以将检测到的PVDD电压值与VBAT电压值比较，根据比较结果判断充电设备的充电电压是否为电池需求的充电电压，若是满足需求的充电电压则导通主路开关110，若不是则可能是接错充电器或充电器异常，则主路开关110保持断开状态，以保证电池与接口电路100不会损坏。

此外，作为一种实现方式，主路开关110、检测开关140均包括开关管或继电器。其中，当主路开关110、检测开关140包括开关管时，主路开关110、检测开关140均包括第一开关管与第二开关管，且第一开关管与第二开关管背靠背相连。需要说明的是，本申请所述的背靠背相连，指第一开关管的源极与第二开关管的源极相连。

如图4所示，第一开关管Q1为功率线路上的充电管，通过将第一开关管Q1、第二开关管Q2设置为背靠背的方式，使得在第一开关管Q1断开时可以避免外部设备对电池充电，第二开关管Q2为功率线路上的放电管，第二开关管Q2断开时可以避免电池对外放电。同理地，第三开关管Q3、第三开关管Q4为信号线路上的开关管，当第三开关管Q3断开时可以避免电池对外放电，第三开关管Q4断开时可以避免外部设备对电池充电。

其中，本申请所述的开关管，包括但不限于MOS管、三极管等，并且，本申请也并不对开关的类型进行具体限定，例如，开关管可以为NMOS管或者PMOS管，图3中以NMOS管为例。

当然，可以理解地，当主路开关110与检测开关140采用继电器时，则仅需要一个继电器即可实现避免外部设备对电池充电，同时避免电池对外放电。

主路开关110与检测开关140的控制端可以分别与MCU连接，从而MCU可以通过输出控制信号控制主路开关110与检测开关140的导通与关闭，使接口电路进入第一状态或第二状态。

并且，在进行实际连接时，PVDD可以是电池对外接口的正极，连接负载或充电设备的正极，VBAT是电芯的正极，负载或充电设备的负极和电芯的负极均为DGND。因此，本申请所述的电池接口短路，指PVDD与DGND连接，或VBAT与DGND连接。

此外，需要说明的是，当在接口电路100处于第一状态时，由于限流模块130的存在，即使PVDD与DGND短路，检测开关140导通也不会存在危险。因此，为了保证能够起到限流的作用，充电端的电压值与限流模块130的电阻值之间的比值小于阈值。即限流模块130的电阻值需要根据充电端的电压值进行调节，当充电端的电压值增大时，则限流模块130的电阻值也随之增大。例如，阈值设置为0.1A，则充电端的电压值为100V时，则限流模块130的电阻值至少需要1000欧姆。

作为一种实现方式，限流模块130可以为限流电阻。并且，限流电阻的阻值需要设置相对较大，如图4所述，限流电阻的阻值设置为1M，以保证限流效果明显。

因此，以图4电路图为例，本申请提供的接口电路100的工作原理为：

在开始充电之前，断开开关管Q1与Q2，同时导通开关管Q3与Q4，由于限流电阻R5的存在，即使PVDD与地DGND短路，使开关管Q3、Q4导通也不会有危险。此时，通过MCU ADC1与MCU ADC2检测到的电压值可以反算出PVDD与VBAT的电压。并且，根据PVDD的不同电压情况，在电池导通主路开关110前就可以判断出电池的接口状态，实现短路检测功能，且无需通信就可以获取充电设备输出的充电电压。例如，当MCU ADC1脚检测到的电压V1为0V时，PVDD与地DGND短路；当MCU ADC1脚检测到的电压V1为与电池的需求电压不匹配时，则可能出现接错充电器或充电器异常等故障。

而当接入特定负载或接口悬空时，PVDD的电压均为设计好的固定的电压值，此时可以将接口电路100从第一状态切换为第二状态。

在上述实现方式的基础上，本申请实施例还提供了一种智能电池，该智能电池包括电芯与上述的接口电路100，电芯与接口电路的待充电端连接。

此外，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述智能电池。例如，电子设备可以为无人机等设备。

综上所述，本申请提供了一种接口电路、智能电池及电子设备，接口电路包括主路开关、与第一分压模块，主路开关分别与充电端、待充电端电连接，第一分压模块与充电端电连接，第一分压模块还与MCU电连接；其中，当接口电路处于第一状态时，主路开关断开，以使MCU通过第一分压模块采集充电端的电压；当接口电路处于第二状态时，主路开关闭合，以使充电端为待充电端进行充电。由于当电池接口短路时，其接口电压为零，因此，通过第一分压模块采集充电端的电压，可以确定出此时充电端的电压，当充电端的电压为零时，即可确定出电池接口是否短路，并且在电池接口未短路时再进行第二状态，有效保护了整个接口电路。此外，本申请提供的接口电路的电路结构相对简单，避免了复杂结构的设计，提升了接口电路的实用价值。

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

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种接口电路，其特征在于，所述接口电路包括主路开关与第一分压模块，所述主路开关分别与充电端、待充电端电连接，所述第一分压模块与所述充电端电连接，所述第一分压模块还与MCU电连接；其中，

当所述接口电路处于第一状态时，所述主路开关断开，以使所述MCU通过所述第一分压模块采集所述充电端的电压；

当所述接口电路处于第二状态时，所述主路开关闭合，以使所述充电端为所述待充电端进行充电。

2.如权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括检测开关与限流模块，所述检测开关分别与所述待充电端、所述限流模块相连，所述限流模块还与所述充电端电连接；其中，当所述接口电路处于第一状态时，所述检测开关闭合。

3.如权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括第二分压模块，所述第二分压模块分别与所述限流模块、所述检测开关电连接，所述第二分压模块还与所述MCU电连接；其中，

所述第二分压模块用于在所述检测开关导通时，对所述待充电端的电压进行检测。

4.如权利要求3所述的接口电路，其特征在于，所述第二分压模块包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联后的一端分别与所述限流模块、所述检测开关电连接，另一端接地，且所述MCU连接于所述第一电阻与第二电阻之间。

5.如权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述主路开关、所述检测开关均包括开关管或继电器。

6.如权利要求5所述的接口电路，其特征在于，当所述主路开关、所述检测开关包括开关管时，所述主路开关、所述检测开关均包括第一开关管与第二开关管，且所述第一开关管与所述第二开关管背靠背相连。

7.如权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述充电端的电压值与所述限流模块的电阻值之间的比值小于阈值。

8.如权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述第一分压模块包括第三电阻与第四电阻，所述第三电阻与所述第四电阻串联后的一端与所述充电端电连接，另一端接地，且所述MCU连接于所述第三电阻与第四电阻之间。

9.一种智能电池，其特征在于，所述智能电池包括电芯与如权利要求1-8任一项所述的接口电路，所述电芯与所述接口电路的待充电端连接。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求9所述的智能电池。

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