CN220857655U - 一种双电池串联供电通信电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双电池串联供电通信电路，包括通信上拉电源开关模块、通信接收模块、第二串行通信接口和串联的两个电池，通信上拉电源开关模块分别与串联的两个电池中的电池高电压端和通信接收模块电连接，第二串行通信接口与通信接收模块电连接。本实用新型的双电池串联供电通信电路通过设置通信上拉电源开关模块、通信接收模块、第二串行通信接口和串联的两个电池，通信上拉电源开关模块与串联的两个电池的电池高电压端相连，以通过通信上拉电源开关模块配合MCU触发电池通信使能并控制电池的内部通信电路工作，控制通信接收模块的工作，实现电池通信，电路简单，无需使用比较器，降低生产成本。

Description

一种双电池串联供电通信电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种双电池串联供电通信电路。

背景技术

现代社会，越来越多人会在业余生活中参加户外活动，从而移动电子产品的需求越来越大，电池是移动电子产品的通用能源和备用能源，现有的部分的移动电子产品的供电方式为双电池串联供电，传统的双电池串联供电中电池高电压端的通信存在一个电池的压差，传统的双电池串联供电中电池的高电压端的通信过程较为复杂，双电池串联供电在通信过程中电池高电压端的串行通信接口的通信会因为电池高电压端的串行通信接口的参考地与电气设备电源的参考地不一样而导致无法直接通信，需对通信电路采用AD检测的方式进行通信检测并采用差分比较电路进行通信的接收和发送，但是，采用AD检测的方式进行通信检测容易由于检测过于频繁而不利于控制对MCU的响应时间要求高的控制通信单元芯片的选型，而采用差分比较电路进行通信的接收和发送由于采用了比较器芯片导致成本较高，且电路复杂，因此，传统的双电池串联供电的电池的高电压端的通信模式不利于双电池串联供电的发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双电池串联供电通信电路，以简化通信电路的结构且无需使用比较器，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种双电池串联供电通信电路，与MCU相连，所述双电池串联供电通信电路包括通信上拉电源开关模块、通信接收模块、第二串行通信接口和串联的两个电池，所述通信上拉电源开关模块分别与该串联的两个电池中的电池高电压端和所述通信接收模块电连接，所述第二串行通信接口与所述通信接收模块电连接。

其进一步技术方案为：所述通信上拉电源开关模块包括第一三极管和第二三极管，所述第二三极管的基极与所述MCU的串口反馈引脚相连，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极经一第一电阻后分别与所述第一三极管的基极和一第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端和所述第一三极管的发射极均与所述电池高电压端相连，所述第一三极管的集电极与所述通信接收模块电连接。

其进一步技术方案为：所述电池高电压端经一第一二极管后分别与所述第一三极管的发射极和所述第二电阻的另一端相连。

其进一步技术方案为：所述第二三极管的基极经一第三电阻后与所述MCU的串口反馈引脚相连，所述第二三极管的基极和所述第三电阻之间电连接有一接地电阻。

其进一步技术方案为：所述通信接收模块包括一光电耦合器，所述第一三极管的集电极分别与一第四电阻的一端和所述光电耦合器的发光源相连，所述第四电阻的另一端和所述光电耦合器的发光源均经一第五电阻后与所述第二串行通信接口相连，所述光电耦合器的受光器经一第六电阻后与所述MCU的串口数据端相连，所述光电耦合器的受光器与所述第六电阻之间电连接有一一端与5V电压相连的第七电阻。

其进一步技术方案为：所述光电耦合器的发光源为发光二极管，所述发光二极管的阳极与所述第一三极管的集电极相连，所述发光二极管的阴极与所述第五电阻相连；所述光电耦合器的受光器为光敏三极管，所述光敏三极管的发射极接地，所述光敏三极管的集电极与所述第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与所述MCU的串口数据端相连。

其进一步技术方案为：所述第五电阻与所述第二串行通信接口之间电连接有一一端接地的双向瞬变抑制二极管。

其进一步技术方案为：所述第二串行通信接口与电池的内部通信电路相连，所述电池的内部通信电路包括第四三极管和第六三极管，所述第四三极管的集电极与所述MCU的接收引脚相连，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的基极经一第二十五电阻后分别与所述第二串行通信接口和所述第六三极管的集电极相连，所述第六三极管的集电极经一第二十七电阻后与所述第二十五电阻相连，所述第六三极管的发射极接地，所述第六三极管的基极经一第二十八电阻后与所述MCU的发送引脚相连。

其进一步技术方案为：所述第四三极管的集电极与所述MCU的接收引脚之间电连接有一接地电容。

其进一步技术方案为：所述第四三极管的基极与所述第二十五电阻之间电连接有一一端接地的第二十六电阻，所述第六三极管的基极与所述第二十八电阻之间电连接有一一端接地的第二十九电阻。

本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型的双电池串联供电通信电路通过设置通信上拉电源开关模块及分别与其相连的串联的两个电池中的电池高电压端和通信接收模块，又通信接收模块和第二串行通信接口电连接，且双电池串联供电通信电路与MCU相连，以通过通信上拉电源开关模块配合MCU触发电池通信使能并控制电池内部通信电路工作，从而控制通信接收模块的工作，电池的内部通信电路进行电平转换，实现电池的供电通信，电路结构简单，且无需使用比较器，可有效降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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。

图1为本实用新型实施例提供的双电池串联供电通信电路的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的双电池串联供电通信电路具体应用时连接的电池的内部通信电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的双电池串联供电通信电路的电路图，所述双电池串联供电通信电路与MCU相连，所述双电池串联供电通信电路包括通信上拉电源开关模块11、通信接收模块12、第二串行通信接口COM2及串联的两个电池，串联的两个电池中位于末位的电池的正极与位于首位的电池的负极相连，以使两个电池之间首尾相连，位于首位的电池的正极为该串联的两个电池中的电池高电压端，位于首位的电池的负极和位于末位的电池的正极为两个电池之间的对应的串联点，也作为第二串行通信接口COM2的参考地，位于末位的电池的负极为位于末位的电池的参考地，也为用电器的参考地，如图1所示，图中BAT2+代表串联的两个电池中的位于首位的电池的电池正极，即串联的两个电池中的电池高电压端；BAT2-代表串联的两个电池中的位于首位的电池的负极，即为位于首位的电池的负极的与位于末位的电池的正极的串联点，也为第二串行通信接口COM2的参考地；BAT1+代表串联的两个电池中的位于末位的电池的正极，即为位于末位的电池的正极的与位于首位的电池的负极的串联点，也为第二串行通信接口COM2的参考地；BAT1-代表串联的两个电池中的位于末位的电池的负极，即为位于末位的电池的参考地，也为用电器和第一串行通信接口COM1的参考地。所述通信上拉电源开关模块11分别与该串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+和所述通信接收模块12电连接，所述第二串行通信接口COM2与所述通信接收模块12电连接，以触发电池使能。

其中，所述串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+的电压值为串联的两个电池的电压之和，并可根据该串联的两个电池的状态及电压值改变，串联的两个电池中各电池的工作电压的范围可为16～21V，第二串行通信接口COM2为该串联的两个电池中的位于首位的电池的串行通信接口，该串联的两个电池中的位于末位的电池的串行通信接口为第一串行通信接口COM1。电气设备电源的参考地和第一串行通信接口COM1的参考地均为BAT1-，第二串行通信接口COM2的参考地为BAT2-和BAT1+，则电气设备电源的参考地和串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+的第二串行通信接口COM2的参考地不一致，电气设备与电池高电压端BAT2+无法直接通信。所述双电池串联供电通信电路通过设置通信上拉电源开关模块11、通信接收模块12和第二串行通信接口COM2，且通信上拉电源开关模块11的输入端与串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+相连，双电池串联供电通信电路与MCU相连，以通过通信上拉电源开关模块11配合MCU触发电池通信使能并控制电池内部通信电路工作，从而控制通信接收模块12的工作，实现电池的供电通信，电路结构简单，且无需使用比较器，可有效降低生产成本。

具体地，在本实施例中，所述通信上拉电源开关模块11包括第一三极管T17和第二三极管T12，所述第二三极管T12的基极与所述MCU的串口反馈引脚COM2_FB相连，所述第二三极管T12的发射极接地，所述第二三极管T12的集电极经一第一电阻R103后分别与所述第一三极管T17的基极和一第二电阻R104的一端相连，所述第二电阻R104的另一端和所述第一三极管T17的发射极均与所述串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+相连，所述第一三极管T17的集电极与所述通信接收模块12电连接。

具体地，在本实施例中，所述串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+经一第一二极管D7后分别与所述第一三极管T17的发射极和所述第二电阻R104的另一端相连，所述第一二极管D7的阳极与所述串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+相连，所述第一二极管D7的阴极分别与所述第一三极管T17的发射极和所述第二电阻R104的另一端相连。第一二极管D7作为防倒灌二极管，以防止对连接的串联的两个电池中的电池高电压端BAT2+倒灌。

具体地，在本实施例中，所述第二三极管T12的基极经一第三电阻后与所述MCU的串口反馈引脚COM2_FB相连，所述第二三极管T12的基极和所述第三电阻之间电连接有一接地电阻。

具体地，在本实施例中，所述通信接收模块12包括一光电耦合器U9，所述第一三极管T17的集电极分别与一第四电阻R98的一端和所述光电耦合器U9的发光源相连，所述第四电阻R98的另一端和所述光电耦合器U9的发光源均经一第五电阻R108后与所述第二串行通信接口COM2相连，所述光电耦合器U9的受光器经一第六电阻R109后与所述MCU的串口数据端COM2_D相连，所述光电耦合器U9的受光器与所述第六电阻R109之间电连接有一一端与5V电压相连的第七电阻R106。其中，所述第四电阻R98和第五电阻R108作为分压电阻。

具体地，在本实施例中，所述光电耦合器U9的发光源为发光二极管，所述发光二极管的阳极与所述第一三极管T17的集电极相连，所述发光二极管的阴极与所述第五电阻R108相连；所述光电耦合器U9的受光器为光敏三极管，所述光敏三极管的发射极接地，所述光敏三极管的集电极与所述第六电阻R109的一端相连，所述第六电阻R109的另一端与所述MCU的串口数据端COM2_D相连。

具体地，在本实施例中，所述第五电阻R108与所述第二串行通信接口COM2之间电连接有一一端接地的双向瞬变抑制二极管TVS2，通过设置双向瞬变抑制二极管TVS2可防止第二串行通信接口COM2的拔插静电过压。

结合图2，具体地，在本实施例中，所述第二串行通信接口COM2与电池的内部通信电路相连，所述电池的内部通信电路包括第四三极管Q4和第六三极管Q6，所述第四三极管Q4的集电极与所述MCU的接收引脚MCU_RX相连，所述第四三极管Q4的发射极接地，所述第四三极管Q4的基极经一第二十五电阻R25后分别与所述第二串行通信接口COM2和所述第六三极管Q6的集电极相连，所述第六三极管Q6的集电极经一第二十七电阻R27后与所述第二十五电阻R25相连，所述第六三极管Q6的发射极接地，所述第六三极管Q6的基极经一第二十八电阻R28后与所述MCU的发送引脚MCU_TX相连。第四三极管Q4和第六三极管Q6分别作为电池通信接收开关和电池通信发送开关，第二十七电阻R27作为电池通信发送的限流电阻。其中，第四三极管Q4用于将第二串行通信接口COM2的高低电平信号转化为MCU的接收引脚MCU_RX接收的高低电平信号，以实现通信。第一串行通信接口COM1和第二串行通信接口COM2分别与对应的电池的内部通信电路相连。

具体地，在本实施例中，所述第四三极管Q4的集电极与所述MCU的接收引脚MCU_RX之间电连接有一接地电容C12。

具体地，在本实施例中，所述第四三极管Q4的基极与所述第二十五电阻R25之间电连接有一一端接地的第二十六电阻R26，所述第六三极管Q6的基极与所述第二十八电阻R28之间电连接有一一端接地的第二十九电阻R29。第二十五电阻R25和第二十六电阻R26作为电池通信接收的分压电阻。

基于上述设计，工作时，双电池串联供电通信电路上电接入电池后，MCU的串口反馈引脚输出高电平以使通信上拉开关模块的第一三极管和第二三极管导通，双电池串联供电通信电路被高电平上拉5ms后激活，然后，MCU的串口反馈引脚输出低电平，以关断通信上拉开关模块中对应导通的第一三极管和第二三极管，使得双电池串联供电通信电路维持低电平3.5ms，再MCU的串口反馈引脚输出高电平以使控制通信上拉开关模块的第一三极管和第二三极管导通，触发电池通信使能，上拉时间和下拉时间的误差范围为0.5ms，且上拉时间和下拉时间可根据电池特性进行调整；电池的内部通信电路经第二串行通信接口检测到通信使能，第六三极管导通，可传输MCU的发送引脚发送的信号，从而改变与电池的内部通信电路连接的第二串行通信接口的电平，实现第二串行通信接口的信号传输，并将第二串行通信接口的信号转换后经由MCU的接收引脚将信号传输至MCU，控制通信接收模块中光电耦合器的通断，实现供电通信。当第二串行通信接口的信号为高电平信号，且MCU的发送引脚的信号为低电平信号，则MCU的接收引脚的信号转换为低电平；当第二串行通信接口的信号为低电平，且MCU的发送引脚的信号为低电平，则MCU的接收引脚的信号转换为高电平，第二串行通信接口和MCU的接收引脚之间信号的电平转变即代表可以实现通信。

综上所述，本实用新型的双电池串联供电通信电路通过设置通信上拉电源开关模块及分别与其相连的串联的两个电池中的电池高电压端和通信接收模块，通信接收模块与第二串行通信接口电连接，且双电池串联供电通信电路与MCU相连，以通过通信上拉电源开关模块配合MCU触发电池通信使能并控制电池内部通信电路工作，从而控制通信接收模块的工作，电池的内部通信电路进行电平转换，实现电池的供电通信，电路结构简单，且无需使用比较器，可有效降低生产成本。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双电池串联供电通信电路，其特征在于，与MCU相连，所述双电池串联供电通信电路包括通信上拉电源开关模块、通信接收模块、第二串行通信接口及串联的两个电池，所述通信上拉电源开关模块分别与该串联的两个电池中的电池高电压端和所述通信接收模块电连接，所述第二串行通信接口与所述通信接收模块电连接。

2.根据权利要求1所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述通信上拉电源开关模块包括第一三极管和第二三极管，所述第二三极管的基极与所述MCU的串口反馈引脚相连，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极经一第一电阻后分别与所述第一三极管的基极和一第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端和所述第一三极管的发射极均与所述电池高电压端相连，所述第一三极管的集电极与所述通信接收模块电连接。

3.根据权利要求2所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述电池高电压端经一第一二极管后分别与所述第一三极管的发射极和所述第二电阻的另一端相连。

4.根据权利要求2所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述第二三极管的基极经一第三电阻后与所述MCU的串口反馈引脚相连，所述第二三极管的基极和所述第三电阻之间电连接有一接地电阻。

5.根据权利要求2所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述通信接收模块包括一光电耦合器，所述第一三极管的集电极分别与一第四电阻的一端和所述光电耦合器的发光源相连，所述第四电阻的另一端和所述光电耦合器的发光源均经一第五电阻后与所述第二串行通信接口相连，所述光电耦合器的受光器经一第六电阻后与所述MCU的串口数据端相连，所述光电耦合器的受光器与所述第六电阻之间电连接有一一端与5V电压相连的第七电阻。

6.根据权利要求5所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述光电耦合器的发光源为发光二极管，所述发光二极管的阳极与所述第一三极管的集电极相连，所述发光二极管的阴极与所述第五电阻相连；所述光电耦合器的受光器为光敏三极管，所述光敏三极管的发射极接地，所述光敏三极管的集电极与所述第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与所述MCU的串口数据端相连。

7.根据权利要求5所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述第五电阻与所述第二串行通信接口之间电连接有一一端接地的双向瞬变抑制二极管。

8.根据权利要求1所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述第二串行通信接口与电池的内部通信电路相连，所述电池的内部通信电路包括第四三极管和第六三极管，所述第四三极管的集电极与所述MCU的接收引脚相连，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的基极经一第二十五电阻后分别与所述第二串行通信接口和所述第六三极管的集电极相连，所述第六三极管的集电极经一第二十七电阻后与所述第二十五电阻相连，所述第六三极管的发射极接地，所述第六三极管的基极经一第二十八电阻后与所述MCU的发送引脚相连。

9.根据权利要求8所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述第四三极管的集电极与所述MCU的接收引脚之间电连接有一接地电容。

10.根据权利要求8所述的双电池串联供电通信电路，其特征在于，所述第四三极管的基极与所述第二十五电阻之间电连接有一一端接地的第二十六电阻，所述第六三极管的基极与所述第二十八电阻之间电连接有一一端接地的第二十九电阻。