CN219609051U - 一种电池电压检测电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池电压检测电路及电子设备，该电池电压检测电路包括：比较器，比较器的第一输入端用于输入待检测电压，比较器的第二输入端用于输入参考电压；二极管，二极管的负极与所述比较器的输出端连接；上拉电阻，所述上拉电阻的一端连接到系统电源，所述上拉电阻的另一端与所述二极管的正极连接；其中，所述二极管的正极还与电压判断单元连接，所述电压判断单元基于所述二极管的正极的电压判断所述待检测电压的高低。本实用新型可以利用现有的通用电器元件配合电压判断单元实现待检测电压的低功耗检测，无需设置专门的包含ADC采样管脚的MCU，无需使用专用的低功耗芯片进行检测，成本较低，适用范围广。

Description

一种电池电压检测电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电池电路技术领域，具体涉及一种电池电压检测电路及电子设备。

背景技术

电池电压检测电路作为重要的电池管理电路已广泛应用于电池管理芯片中。现有的电池电压检测电路通常通过MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)的模数转换引脚对电池电压进行采样并由MCU判断电池电压的高低。该电池电压检测电路存在的缺陷包括：第一，对MCU要求较高，需要保留MCU的ADC(Analog-to-digital converter,模拟数字转换器)采样管脚，损失MCU的ADC管脚资源；第二，功耗难以保证，容易损耗电池使用寿命。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的电池电压检测电路对检测的MCU要求较高，检测电路功耗较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种电池电压检测电路，包括：

比较器，所述比较器的第一输入端用于输入待检测电压，所述比较器的第二输入端用于输入参考电压；

二极管，所述二极管的负极与所述比较器的输出端连接；

上拉电阻，所述上拉电阻的一端连接到系统电源，所述上拉电阻的另一端与所述二极管的正极连接；

其中，所述二极管的正极还与电压判断单元连接，所述电压判断单元基于所述二极管的正极的电压判断所述待检测电压的高低。

在一些实施例中，所述电池电压检测电路还包括第一分压电路和第二分压电路，所述第一分压电路包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与电池电压输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第二电阻的第一端还与所述比较器的第一输入端连接；所述第二分压电路包括串联连接的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与初始参考电源连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第四电阻的第一端还与所述比较器的第二输入端连接。

在一些实施例中，所述第一输入端为同相输入端，所述第二输入端为反相输入端，所述电压判断单元根据所述二极管的正极的电压为高电平时判断所述待检测电压为高电压，否则判断所述待检测电压为低电压。

在一些实施例中，所述第一输入端为反相输入端，所述第二输入端为同相输入端，所述电压判断单元根据所述二极管的正极的电压为高电平时判断所述待检测电压为高电压，否则判断所述待检测电压为低电压。

在一些实施例中，所述电池电压检测电路还包括第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述比较器的输出端连接，所述第五电阻的第二端与所述二极管的负极连接，并且所述第五电阻的输出电压的最大值大于或等于所述系统电源的电压值。

在一些实施例中，所述电池电压检测电路还包括第六电阻，所述第六电阻串联在所述二极管与所述电压判断单元的连接电路之间。

在一些实施例中，所述电池电压检测电路还包括第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容，所述第一滤波电容并联在所述第二电阻的两端，所述第二滤波电容并联在所述第四电阻的两端，所述第三滤波电容的一端与所述二极管的正极连接，所述第三滤波电容的另一端接地。

在一些实施例中，所述初始参考电源和所述系统电源的电压大小相等；或者所述初始参考电源和所述系统电源为同一电源。

在一些实施例中，所述系统电源的电压为5V、3.3V、2.5V或1.8V。

本实用新型另一方面提供一种电子设备，包括上述任一技术方案所述的电池电压检测电路。

本实用新型实施例提供的电池电压检测电路及电子设备，通过在比较器的两个输入端分别输入待检测电压和参考电压，在比较器的输出端依次连接二极管和上拉电阻，将上拉电阻的一端连接到系统电源，上拉电阻的另一端与所述二极管的正极连接，进而通过与二极管的正极连接的电压判断单元判断待检测电压的高低，可以方便、准确地检测待检测电压；同时，将上拉电阻的一端连接到系统电源，另一端连接到二极管，配合二极管的单向截止功能，可以利用现有的通用电器元件配合电压判断单元实现待检测电压的低功耗检测，电压判断单元的兼容性较好，无需设置专门的包含ADC采样管脚的MCU，无需使用专用的低功耗芯片进行检测，成本较低，适用范围广；此外，上述电池电压检测电路结构简单，复用性强。

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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的电池电压检测电路的电路图；

图2为本实用新型实施例的比较器和的第四电容的连接电路图。

具体实施方式

此处参考附图描述本实用新型的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本实用新型的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且与上面给出的对本实用新型的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本实用新型的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本实用新型的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本实用新型的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本实用新型的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本实用新型的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本实用新型的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本实用新型模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本实用新型。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本实用新型的相同或不同实施例中的一个或多个。

图1示出了本实用新型实施例提供的电池电压检测电路。如图1所示，本实用新型提供一种电池电压检测电路，包括：

比较器U1，所述比较器U1的第一输入端1用于输入待检测电压(VBAT)，所述比较器U1的第二输入端2用于输入参考电压(V_ref)；

二极管D1，所述二极管D1的负极与所述比较器U1的输出端3连接；

上拉电阻R1，所述上拉电阻R1的一端连接到系统电源V1，所述上拉电阻R1的另一端与所述二极管D1的正极连接；

其中，所述二极管D1的正极还与电压判断单元连接，所述电压判断单元基于所述二极管D1的正极的电压判断所述待检测电压的高低。

具体地，比较器U1可以将输入至比较器U1的待检测电压和参考电压进行比较，确定比较器U1的输出端3的输出电压，电压判断单元可以通过二极管D1和上拉电阻R1对该输出电压进行检测，根据检测的二极管D1的正极的电压判断待检测电压的高低，实现待检测电压的检测。待检测电压可以为电池电压或电池电压经过处理后的电压。

进一步地，上拉电阻R1和二极管D1的正极的连接处与电压判断单元连接，即待检测电压对应的电池和电压判断单元之间通过上述电池电压检测电路连接，待检测电压经过二极管D1和上拉电阻R1的上拉后，可以将最终用于检测的待检测电压输出至电压判断单元，电压判断单元可以直接读取待检测电压的电压值，判断所述待检测电压的高低。可选地，电压判断单元为电子设备的MCU等控制器。

上拉电阻R1的一端连接到系统电源V1，另一端与所述二极管D1的正极连接，在整个检测过程中，由于二极管D1的反向截止特性，检测时无需消耗待检测电压经比较器U1产生的电流，因此，电池电压检测电路消耗的电流仅为系统电源V1提供的电压经过上拉电阻R1后输出的电流(流向BAT_L的电流)，消耗的电流较少，因此大大减少电池检测过程中的功耗，实现低功耗检测，且能够提高电池的使用寿命。

本实用新型实施例提供的电池电压检测电路通过在比较器U1的两个输入端分别输入待检测电压和参考电压，在比较器U1的输出端3依次连接二极管D1和上拉电阻R1，将上拉电阻R1的一端连接到系统电源V1，上拉电阻R1的另一端与所述二极管D1的正极连接，进而通过与二极管D1的正极连接的电压判断单元判断待检测电压的高低，可以方便、准确地检测待检测电压；同时，将上拉电阻R1的一端连接到系统电源V1，另一端连接到二极管D1，配合二极管D1的单向截止功能，可以利用现有的通用电器元件(例如比较器U1、二极管D1)配合电压判断单元实现待检测电压的低功耗检测，电压判断单元的兼容性较好，无需设置专门的包含ADC采样管脚的MCU，无需使用专用的低功耗芯片进行检测，成本较低，适用范围广；此外，上述电池电压检测电路结构简单，复用性强，能够适用于同一电池电压在不同状态下的检测或适用于不同电池电压的检测。

在一些实施例中，如图1所示，电池电压检测电路还包括第一分压电路10和第二分压电路20，所述第一分压电路10包括串联连接的第一电阻R2和第二电阻R3，所述第一电阻R2的一端与电池电压输入端连接，所述第一电阻R2的另一端与所述第二电阻R3的第一端连接，所述第二电阻R3的第二端接地(GND)，所述第二电阻R3的第一端还与所述比较器U1的第一输入端1连接；所述第二分压电路20包括串联连接的第三电阻R4和第四电阻R5，所述第三电阻R4的一端与初始参考电源连接，所述第三电阻R4的另一端与所述第四电阻R5的第一端连接，所述第四电阻R5的第二端接地，所述第四电阻R5的第一端还与所述比较器U1的第二输入端2连接。

其中，第一电阻R2和第二电阻R3用于对待检测电压进行分压，二者的阻值相同。类似地，第三电阻R4和第四电阻R5电阻用于对初始参考电源的参考电压进行分压，二者的阻值相同。通过第一分压电路10和第二分压电路20可以调整输入比较器U1的两个输入端(第一输入端1和第二输入端2)的电压，也即调整电压判断单元判断待检测电压高低的标准，从而为待检测电压适配不同的参考电压，实现待检测电压的准确检测。

可以理解的是，第一电阻R2和第二电阻R3的阻值较小，待检测电压对应的电流经过第一电阻R2和第二电阻R3后，消耗的电流较少，可以忽略不计；类似地，参考电压对应的电流经过第三电阻R4和第四电阻R5后，消耗的电流较少，可以忽略不计。

在一些实施例中，如图1所示，所述第一输入端1为同相输入端(+)，所述第二输入端2为反相输入端(-)，所述电压判断单元基于所述二极管D1的正极的电压为高电平时判断所述待检测电压为高电压，否则判断所述待检测电压为低电压。

具体地，待检测电压(VBAT)经过第一分压电路10分压后，输入至比较器U1的同相输入端，固定的参考电压(V_ref)经过第二分压电路20分压后，输入至比较器U1的反向输入端，当比较器U1的同相输入端的电压高于反向输入端的参考电压时，比较器U1的输出端3输出高电平，此时，二极管D1的负极电压为该参考电压，二极管D1的正极接了上拉电阻R1到系统电源V1，如果参考电压和系统电源V1的电压值相同，即二极管D1的正负极电压相同，此时，不存在电流通过二极管D1，该电路最终输出的BAT_L电压为参考电压或系统电源V1的电压值，电压判断单元可以读取该BAT_L电压判断待检测电压为高电压。当比较器U1的同相输入端的电压低于反向输入端的参考电压时，比较器U1的输出端3输出低电平，此时，二极管D1的负极电压为0V，二极管D1的正极接了上拉电阻R1到系统电源V1，二极管D1的正极电压是系统电源V1的电压值，二极管D1的正负极电压存在正向压差，电流会由正极流向负极，二极管D1的正极的电压为二极管D1的压降电压，接近0V。最终输出的BAT_L电压为0V左右，电压判断单元可以读取该BAT_L电压判断待检测电压为低电压，如此，实现待检测电压的有效检测。

另一些实施例中，所述第一输入端1为反相输入端(-)，所述第二输入端2为同相输入端(+)，所述电压判断单元基于所述二极管D1的正极的电压为高电平时判断所述待检测电压为高电压，否则判断所述待检测电压为低电压。

类似地，待检测电压(VBAT)经过第一分压电路10分压后，输入至比较器U1的反相输入端，固定的参考电压(V_ref)经过第二分压电路20分压后，输入至比较器U1的同向输入端，当比较器U1的反相输入端的电压高于同向输入端的参考电压时，比较器U1的输出端3输出低电平；当比较器U1的反相输入端的电压低于同向输入端的参考电压时，比较器U1的输出端3输出高电平。比较器U1的输出端3输出高、低电平后，待检测电压的判断与上述第一输入端1为同相输入端(+)，第二输入端2为反相输入端(-)时的判断相同，此处不再赘述。

本实施例中，在利用比较器U1对待检测电压进行采样时，不同的分压电路分别与比较器U1的两个输入端连接，将待检测电压和参考电压经过分压后输入比较器U1，对待检测电压和参考电压的大小进行比较，判断比较器U1输出的电平高低即可，无需考虑电压信号的正负关系。

在一些实施例中，如图1所示，所述电池电压检测电路还包括第五电阻R6，所述第五电阻R6的第一端与所述比较器U1的输出端3连接，所述第五电阻R6的第二端与所述二极管D1的负极连接，并且所述第五电阻R6的输出电压的最大值大于或等于所述系统电源V1的电压值。

第五电阻R6可以进行分压，避免通过二极管D1、比较器U1和电压判断单元U1的电流超出实际工作所需的额定值或规定值，保证电器元件的可靠工作。第五电阻R6还可以对从比较器U1的输出端3输出的电压信号进行滤波和缓冲，保证信号输出的平滑稳定。所述第五电阻R6的输出电压的最大值大于或等于所述系统电源V1的电压值，可以保证能够利用二极管D1进行电压检测(若第五电阻R6的输出电压的最大值小于所述系统电源V1的电压值，可能使得二极管D1反向击穿，无法正常工作)。

在一些实施例中，所述电池电压检测电路还包括第六电阻R7，所述第六电阻R7串联在所述二极管D1与所述电压判断单元的连接电路之间。第六电阻R7同样可以进行分压，避免从二极管D1的正极流向电压判断单元的电流超出实际工作所需的额定值或规定值。

在一些实施例中，如图1所示，所述电池电压检测电路还包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和第三滤波电容C3，所述第一滤波电容C1并联在所述第二电阻R3的两端，所述第二滤波电容C2并联在所述第四电阻R5的两端，所述第三滤波电容C3的一端与所述二极管D1的正极连接，所述第三滤波电容C3的另一端接地。

第一电容C1和第二电容C2能够起到滤波和缓冲的作用，平滑稳定输入至比较器U1的电压信号，从而提高电压检测的准确性。第三电容C3用于对从二极管D1的正极流向电压判断单元的待检测电压的电压信号进行滤波和缓冲，以进一步提高电压检测的准确性。

在一些实施例中，所述初始参考电源和所述系统电源V1的电压大小相等；或者所述初始参考电源和所述系统电源V1为同一电源。

通过将初始参考电源和所述系统电源V1的电压设置的相同，便于根据二极管D1的正极和负极的电压值快速判断二极管D1的电流流向，进而判断待检测电压的高低，检测快速、方便。另外，本实施例中，将参考电源和所述系统电源V1设置为同一电源，可以有效降低硬件成本。

可以理解的是，另一些实施例中，考虑到通电后不同电源的电压可能存在一定偏差(例如电压不稳定)，参考电源和系统电源V1的电压大小也可以不相等，只要在一定的电压范围内(例如二者的压差小于0,5V)即可。

可选地，所述系统电源V1的电压为5V、3.3V、2.5V或1.8V，可以实现待检测电压的低压低功耗检测，且能够适用于不同规格的系统电源。

本实施例中，如图2所示，所述比较器U1的第一电源引脚4与比较器电源V2连接，所述比较器U1的第二电源引脚5接地，所述比较器U1的第一电源引脚4和第二电源引脚5之间并联有第四电容C4，可以利用第四电容C4对比较器U1输出的电压信号进行滤波和缓冲，平滑电压信号，以便电路进行电压检测，且能够在电压信号受到外部干扰发生突变时，对瞬间变化的电压进行滤波，防止电路误判，提高电压检测准确性。

本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括上述的电池电压检测电路。

电子设备还包括电压判断单元，待检测的电池与所述电池电压检测电路的电池电压输入端连接，电压判断单元与所述电池电压检测电路中二极管的正极连接，电压判断单元通过所述电池电压检测电路检测所述电池的电压，具体基于所述二极管的正极的电压判断电池的电压高低。

电压判断单元可以为电子设备的单片机(MCU)等控制器，电压判断单元可以通过电池电压检测电路实时检测电池的电压，从而对电池的工作情况进行精确控制，以便电池及时充电或充电后放电，提高电池的使用寿命。

以上描述仅为本实用新型的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本实用新型的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (10)

1.一种电池电压检测电路，其特征在于，包括：

比较器，所述比较器的第一输入端用于输入待检测电压，所述比较器的第二输入端用于输入参考电压；

二极管，所述二极管的负极与所述比较器的输出端连接；

上拉电阻，所述上拉电阻的一端连接到系统电源，所述上拉电阻的另一端与所述二极管的正极连接；

其中，所述二极管的正极还与电压判断单元连接，所述电压判断单元基于所述二极管的正极的电压判断所述待检测电压的高低。

2.根据权利要求1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第一分压电路和第二分压电路，所述第一分压电路包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与电池电压输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第二电阻的第一端还与所述比较器的第一输入端连接；所述第二分压电路包括串联连接的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与初始参考电源连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第四电阻的第一端还与所述比较器的第二输入端连接。

3.根据权利要求1所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述第一输入端为同相输入端，所述第二输入端为反相输入端，所述电压判断单元根据所述二极管的正极的电压为高电平时判断所述待检测电压为高电压，否则判断所述待检测电压为低电压。

4.根据权利要求1所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述第一输入端为反相输入端，所述第二输入端为同相输入端，所述电压判断单元根据所述二极管的正极的电压为高电平时判断所述待检测电压为高电压，否则判断所述待检测电压为低电压。

5.根据权利要求1-4中任一项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第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述比较器的输出端连接，所述第五电阻的第二端与所述二极管的负极连接，并且所述第五电阻的输出电压的最大值大于或等于所述系统电源的电压值。

6.根据权利要求5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第六电阻，所述第六电阻串联在所述二极管与所述电压判断单元的连接电路之间。

7.根据权利要求2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第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容，所述第一滤波电容并联在所述第二电阻的两端，所述第二滤波电容并联在所述第四电阻的两端，所述第三滤波电容的一端与所述二极管的正极连接，所述第三滤波电容的另一端接地。

8.根据权利要求2所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述初始参考电源和所述系统电源的电压大小相等；或者所述初始参考电源和所述系统电源为同一电源。

9.根据权利要求1所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述系统电源的电压为5V、3.3V、2.5V或1.8V。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电池电压检测电路。