TWI440874B - 電池的檢測電路及其檢測方法 - Google Patents

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Description

電池的檢測電路及其檢測方法
本發明係有關一種檢測裝置以及檢測方法，特別是一種電池檢測裝置以及檢測方法。
可攜式裝置(例如，筆記型電腦、行動電話、個人數位助理等)的功能和應用不斷擴大，使得它們變得越來越普遍。很多可攜式裝置由可充電電池供電，例如，鋰電池、鎳鎘電池或鎳氫電池，以實現可攜式裝置的可攜特性。當情況允許時，例如，當交流/直流適配器插入傳統的交流插座時，這樣的可攜式電子裝置還可以由直流電源供電。在電池充電模式中，直流電源還可以為可充電電池單元充電。在此電池充電模式中，可充電電池受到保護以避免過壓狀況使電池單元燒毀。
圖1所示為現有技術中為可充電電池單元提供過壓保護檢測電路100的方塊圖。在傳統的過壓保護檢測電路100中，感應電阻串包含電阻R11 和電阻R12 ，用於感應可充電電池單元101的電壓。電壓參考單元103提供一固定參考電壓VREF 。比較器105比較該參考電壓VREF 與感應電壓VSEN ，並產生輸出信號OVP以指示是否出現過壓狀況。當感應電壓VSEN 小於參考電壓VREF 時，該輸出信號OVP為邏輯低，指示電池單元101的電壓處於正常範圍。當感應電壓VSEN 大於參考電壓VREF 時，該輸出信號OVP為邏輯高，指示電池單元101發生過壓狀況。
如圖1所示，傳統的過壓保護檢測電路100包含三條直流電流支路：電壓參考單元支路、感應電阻串支路以及比較器支路。這三條直流電流支路的功耗比較大，進而導致電路的效率低下。
本發明提供了一種檢測電路，包括：感應單元，透過感應輸入信號提供感應信號，其中，該輸入信號表示電池的狀態；信號參考源，耦接至感應單元，該信號參考源包括一參考節點，並在該參考節點處確定參考信號以及由該感應信號偏置，以產生該指示感應信號和該參考信號之間差值的觸發信號；以及檢測單元，耦接至該信號參考源，該檢測單元根據該觸發信號產生輸出信號，以指示該電池中出現的異常狀況。
本發明還提供了一種檢測方法，包括：透過感應輸入信號產生感應信號，該輸入信號表示電池的狀態；在信號參考源內部的參考節點處確定參考信號；提供該感應信號至該參考節點以偏置該信號參考源；產生觸發信號以指示該感應信號和該參考信號之間的差值；以及根據該觸發信號產生輸出信號，以指示該電池中出現的異常狀況。
本發明還提供了一種檢測電路，包括：輸入端，接收表示電池狀態的感應信號；輸出端，產生輸出信號以指示該電池中出現的異常狀況；以及檢測電路，耦接至該輸入端和該輸出端，該檢測電路包括一參考節點，並在參考節點處確定參考信號以及接收該感應信號，根據該感應信號 和該參考信號之間的差值產生該輸出信號。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附權利要求項所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種可選項，可修改項和等同項。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供一個針對本發明的完全理解，闡明了大量的具體細節。然而本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實施例中，對於大家熟知的方案、流程、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明主旨。
本發明提供了一種檢測電路，用以檢測電池中的異常狀況。在一個實施例中，檢測電路檢測電池單元中的過壓狀況或欠壓狀況，以保護電池單元不會被過度充電或者過度放電。有利之處在於，相較於現有技術中的檢測電路，本發明所提供的檢測電路具有較低的功耗以及簡單的電路結構。
圖2所示為根據本發明一實施例檢測電路200的方塊圖。檢測電路200包含感應單元203、信號參考源205以及檢測單元207。感應單元203感應輸入信號IN，並提供感應信號SEN至信號參考源205的端點R，輸入信號IN指示電池單元201的狀態(例如，電壓位準)。信號參考源205在端點R處接收感應信號SEN，並由感應信號SEN 偏置，用以在端點T產生觸發信號TRG。並且信號參考源205在端點R處確定參考信號REF。在一個實施例中，信號參考源205包含一帶隙參考電路，參考信號REF係為一帶隙參考電壓，當環境溫度發生變化時，參考信號REF仍基本上保持恆定，且參考信號REF由信號參考源205內部元件的特徵參數確定。本領域中關於帶隙參考技術已為公眾所知，此處不再贅述。在這個實施例中，如果端點R處接收的感應信號SEN大於或小於參考信號REF(換言之，當端點R處的偏置電壓位準不等於帶隙參考電壓的位準時)，端點T處產生的觸發信號TRG根據感應信號SEN與參考信號REF之差值而相應地變化。有利之處在於，由於參考信號REF基本上為恆定值，因此可提高檢測電路200的準確度。本文所述的“基本上恆定”意味著由於電路元件的非理想性等因素，一個信號可從一個恆定值偏離，但是，其偏離的值處於可以忽略的範圍內。檢測單元207根據觸發信號TRG產生指示電池單元201中是否存在異常狀況之輸出信號OUT。
如上所述，透過接收感應信號SEN作為偏置信號，偏置後之信號參考源205比較參考信號REF與感應信號SEN，並產生觸發信號TRG以指示感應信號SEN和參考信號REF之間的差值。有利之處在於，檢測電路200中不需要比較器或類似的元件。換言之，信號參考源205合併了比較功能且沒有增加信號參考源205的電流消耗，進而檢測電路200的整體功耗和成本得以降低。
圖3所示為根據本發明一實施例之檢測電路300的電路示意圖，圖3將結合圖2進行描述。檢測電路300檢測電池單元301是否存在異常狀況，檢測電路300包含感應單元303、信號參考源305以及檢測單元307。感應單元303包含一分壓器，用於感應電池單元301的電壓位準，其中，分壓器包含電阻R31 和電阻R32 。感應單元303提供與電池單元301的電壓位準相對應的感應電壓VSEN 。在一個實施例中，信號參考源305係為一帶隙參考電路，提供當環境溫度變化時仍基本保持恆定的帶隙參考電壓VREF 。
在圖3的實施例中，信號參考源305包含電阻RS 、電阻R1 、一對金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor transistor，MOS)電晶體M1A 及M1B ，以及一對雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor，BJT)Q1A 及Q1B 。如圖3所示，信號參考源305耦接至感應單元303，並在參考節點K處接收感應電壓VSEN 。其中，參考節點K可以耦接至圖2所示之端點R。信號參考源305由感應電壓VSEN 偏置，以在觸發節點P產生觸發信號STRG 。其中，觸發節點P可以耦接至圖2所示之端點T。具體而言，雙極性接面電晶體Q1A 及Q1B 之基極彼此耦接至參考節點K，並且由參考節點K處的感應電壓VSEN 偏置。參考電壓VREF 在參考節點K處由信號參考源305確定。信號參考源305(例如，帶隙參考電路)基於感應電壓VSEN 與參考電壓VREF 之間之差值產生觸發信號STRG 。檢測單元307包含開關和電流源IB ，在一實施例中，開關可為一PMOS電晶體。檢測單元307檢測信號參考源305中之觸發節點P處的觸 發信號STRG ，並且根據開關M1C 的狀態產生輸出信號SOUT ，且開關M1C 由觸發信號STRG 控制。
在一個實施例中，當感應電壓VSEN 等於參考電壓VREF ，則觸發信號STRG 的電壓位準可控制檢測單元307中的開關M1C 的閘極-源極電壓VGS 使其等於開關M1C 的臨限值電壓VTH 。當感應電壓VSEN 大於參考電壓VREF ，則觸發信號STRG 的電壓位準降低，以使開關M1C 的閘極-源極電壓VGS 大於臨限值電壓VTH ，進而使開關M1C 處於第一狀態(例如，導通狀態)。當感應電壓VSEN 小於參考電壓VREF ，則觸發信號STRG 的電壓位準增大，以使開關M1C 的閘源電壓VGS 小於臨限值電壓VTH ，進而使開關M1C 處於第二狀態(例如，關斷狀態)。
在一個實施例中，參考電壓VREF 表示電池單元301的過壓臨限值，因此，如果感應電壓VSEN 大於參考電壓VREF ，則指示電池單元301中出現過壓狀況。具體而言，可以透過對電阻R31 和電阻R32 的阻值的選取，使得當電池單元301的電池單元電壓處於正常範圍內時，感應電壓VSEN 小於參考電壓VREF 。在此情況下，指示感應信號VSEN 和參考電壓VREF 之間差值的觸發信號STRG 的位準較高，足以關斷檢測單元307中的開關M1C ，以使輸出信號SOUT 處於第一位準(例如，邏輯低)。當電池單元301充電時，電池單元301的電池單元電壓增加，感應電壓VSEN 增大至基本上等於參考電壓VREF ，觸發信號STRG 開始斜坡下降並且輸出信號SOUT 維持在邏輯低。如果電池單元301中出現過壓狀況，則感應電壓VSEN 將大於參考電壓VREF ，且觸發信號 STRG 的位準較低，足以導通開關M1C ，以使輸出信號SOUT 處於第二位準(例如，邏輯高)。
另一個實施例中，參考電壓VREF 表示電池單元301的欠壓臨限值，因此，如果感應電壓VSEN 小於參考電壓VREF ，則指示電池單元301中出現欠壓狀況。具體而言，可以透過對電阻R31 和電阻R32 的阻值的選取，使得當電池單元301的電池單元電壓處於正常範圍內時，感應電壓VSEN 大於參考電壓VREF 。欠壓檢測過程和過壓檢測類似，只是在欠壓檢測過程中，當感應電壓VSEN 大於參考電壓VREF 時，輸出信號SOUT 處於第二位準(例如，邏輯高)，以指示電池單元301處於正常範圍內。當感應電壓VSEN 小於參考電壓VREF 時，輸出信號SOUT 處於第一位準(例如，邏輯低)，以指示電池單元301中出現欠壓狀況。關於過壓和欠壓的示例僅用於說明的目的，並非用以限制本發明，檢測電路300還可用以檢測其它異常狀況，例如，過電流狀況和欠電流狀況，本發明並不以此為限。
在一個實施例中，當開關M1C 處於第一狀態(例如，導通狀態)時，雖然檢測電路300中包含三條直流電流支路：感應單元支路、檢測單元支路以及信號參考源支路。然而，有利之處在於，流經檢測單元支路的電流由電流源IB 確定，進而可以設置為具有相對較小的電流值，因此相較於現有技術的電路設計，檢測電路300的總功耗降低。當開關M1C 處於第二狀態(例如，關斷狀態)時，檢測電路300中包含兩條直流電流支路：感應單元支路和信號參考源支路。相較於現有技術的電路設計，檢測電路300的 功耗相對較低。此外，信號參考源305中包含的一帶隙參考電路不受溫度影響，所以信號參考源305在參考節點K處所確定的參考電壓VREF 具有不受溫度影響的穩定電壓位準。有利之處在於，當提供感應單元303產生的感應電壓VSEN 至參考節點K，用以偏置信號參考源305時，可以比較參考電壓VREF 與感應電壓VSEN ，無須使用比較器等元件。檢測電路300實現了電池保護功能，又具有簡單的電路結構以及較低的功耗。
此外，在上述的檢測過程中，比較感應電壓VSEN 與參考電壓VREF 。感應電壓VSEN 與電池單元301的電壓位準成正比，例如，VSEN =VCELL * R32 /(R31 +R32 )，其中VCELL 表示電池單元301的電池單元電壓，且R31 和R32 分別表示電阻R31 和電阻R32 的阻值。在一個實施例中，當電池單元301的電池單元電壓處於正常範圍內時，感應電壓VSEN 小於參考電壓VREF 。當電池單元301處於電池充電模式，且其電池單元電壓增大至過壓臨限值VCELL_OV 時，感應電壓(例如，VSEN_OV )等於指示過壓臨限值VCELL_OV 的參考電壓VREF ，其中，過壓臨限值VCELL_OV 指示電池單元301中過壓狀況的發生，且VCELL_OV =VSEN_OV *(R31 +R32 )/R32 。換言之，根據方程式：VCELL_OV =VSEN_OV *(R31 +R32 )/R32 (其中，VSEN_OV =VREF )，電池單元301的過壓臨限值VCELL_OV 由(R31 +R32 )/R32 的值確定。有利之處在於，可以透過對電阻R31 和電阻R32 的選取，設置電池單元301過壓保護的等級，例如，透過過壓臨限值VCELL_OV 指示。另一個實施例中，電池單元301的欠壓臨限值VCELL_UN 由(R31 +R32 )/R32 的值 確定，並且透過對電阻R31 和電阻R32 的選取，設置電池單元301欠壓保護的等級，例如，透過欠壓臨限值VCELL_UN 指示。
圖4所示為根據本發明另一實施例的檢測電路400的示意圖，圖4將結合圖2和圖3進行描述。在這個實施例中，檢測電路400包含感應單元403、信號參考源305以及檢測單元307。感應單元403提供兩個信號位準，例如，高側感應電壓VSENU 和低側元感應電壓VSENL 。感應單元403包含三個電阻：電阻R41 、電阻R42 和電阻R43 ，並透過感應電池單元301的電壓位準用以提供高側感應電壓VSENU 和低側元感應電壓VSENL 。感應單元403的結構僅用於說明的目的，並非用以限制本發明，感應單元403可以包含三個以上的電阻，用以提供兩個以上的信號位準，本發明並不以此為限。
在一個實施例中，檢測電路400可用於檢測電池單元301之過壓狀況和欠壓狀況。感應單元403包含回授開關S1 ，用於選擇信號位準(例如，高側感應電壓VSENU 或低側元感應電壓VSENL )以偏置信號參考源305。例如，當回授開關S1 切換到“U”側時，檢測電路400可檢測欠壓狀況；當回授開關S1 切換到“L”側時，檢測電路400可檢測過壓狀況。由檢測電路400所實施的過壓檢測過程和欠壓檢測過程與由檢測電路300所實施的檢測過程相似。電池單元301的過壓臨限值VCELL_OV 和欠壓臨限值VCELL_UN 分別由下列方程式得到：VCELL_OV =VREF *(R41 +R42 +R43 )/R43 和VCELL_UN =VREF *(R41 +R42 +R43 )/(R42 +R43 )，其中，R41 、R42 和R43 分別表示電阻R41 、R42 和R43 的阻值。對電池單元301的過壓保護和欠壓保護的等級分別由(R41 +R42 +R43 )/R43 的值和(R41 +R42 +R43 )/(R42 +R43 )的值確定。透過對電阻R41 、電阻R42 和電阻R43 的選取，可以設置電池單元301的過壓保護和欠壓保護的等級。
另一個實施例中，檢測電路400可用於不同過壓保護等級下的過壓檢測。例如，電池單元301具有第一過壓臨限值VCELL_OV1 和第二過壓臨限值VCELL_OV2 ，分別提供對電池單元301過壓保護的第一等級和第二等級。當回授開關S1 切換到“U”側時，執行第一過壓保護等級；當回授開關S1 切換到“L”側時，執行第二過壓保護等級。透過對電阻R41 、電阻R42 和電阻R43 的選取，可以設置第一過壓臨限值VCELL_OV1 和第二過壓臨限值VCELL_OV2 。又一實施例中，檢測電路400可用於不同欠壓保護等級下的欠壓檢測，並且電池單元301可以具有複數個欠壓臨限值，並不以此為限。
檢測電路400可以進一步包含一控制單元(圖中未示)，控制單元提供控制信號，以控制感應單元403的開關S1 週期性地切換至“U”側或“L”側，控制單元亦可係將控制信號提供至檢測電路400的外部裝置。檢測單元307產生的輸出信號U/LB指示異常狀況，輸出信號U/LB可以與控制信號相結合，以識別異常狀況是過壓狀況或是欠壓狀況。例如，當控制信號將開關S1 切換到“U”側時，檢測電路400可以檢測電池單元301中的欠壓狀況。如果輸出信號U/LB為邏輯高，則指示沒有檢測出異常狀況，電池單元301的 電壓位準處於正常範圍內；如果輸出信號U/LB為邏輯低，則指示電池單元301中出現欠壓狀況。類似地，當控制信號將開關S1 切換到“L”側時，檢測電路400可以檢測電池單元301中的過壓狀況。如果輸出信號U/LB為邏輯低，則指示沒有檢測出異常狀況，電池單元301的電壓位準處於正常範圍內；如果輸出信號U/LB為邏輯高，則指示電池單元301中出現過壓狀況。
另一個實施例中，控制信號可透過人工地或週期性地控制開關S1 在多於兩側之間切換，以使檢測電路400可以提供複數個過壓保護和/或欠壓保護等級。控制信號可以和輸出信號U/LB相結合，以識別對電池單元301中的保護等級，並進一步識別異常狀況是過壓狀況或者欠壓狀況。
過壓狀況和欠壓狀況的示例僅用於說明的目的，並非用以限制本發明，檢測電路400檢測亦可用以檢測過流狀況和欠流狀況，本發明並不以此為限。
圖5所示為根據本發明另一實施例的檢測電路500的示意圖，圖5將結合圖2和圖3進行描述。檢測電路500包含感應單元503、信號參考源505以及檢測單元307。感應單元503包含串聯的電阻R51 、電阻R52 和電阻R53 ，以提供感應電壓VSEN 和偏置電壓VB 。信號參考源505包含具有級聯(cascode)結構的一對MOS電晶體MN1A 及MN1B ，MOS電晶體MN1A 及MN1B 由感應單元503所提供的電壓VB 偏置。
圖3和圖5的實施例中的信號參考源305和505可作為第一級放大單元工作，觸發節點P處的觸發信號STRG 可 看作第一級放大單元的輸出信號，並且觸發信號STRG 指示感應電壓VSEN 和參考電壓VREF 之間的差值。放大單元的輸出信號的增益由輸出阻值確定。相較於圖3的實施例，透過增加MOS電晶體MN1A 及MN1B ，信號參考源505的輸出阻值增大，圖5中所示之信號參考源505的增益大於圖3中所示之信號參考源305的增益。有利之處在於，具有更大的增益，參考電壓VREF 和感應電壓VSEN 之間的比較結果更加準確，進而改進了檢測電路500的精確度。MOS電晶體MN1A 及MN1B 由感應單元503所產生的電壓VB 偏置之，因此並不需要其它的偏置電路偏置MOS電晶體MN1A 及MN1B 。因此，在提高檢測電路500的精確度時，並沒有使電路更加複雜或增加電路的成本。除了級聯結構的MOS電晶體，其它結構也可以結合至信號參考源中(並不以此為限)，以提升信號參考源的輸出信號的增益。
在一個實施例中，與圖3中的電阻R31 和電阻R32 類似，可以透過對圖5中的電阻R51 、電阻R52 和電阻R53 的選取，以使檢測電路500檢測過壓狀況或欠壓狀況。另一個實施例中，圖5中的電阻R52 和電阻R53 可由三個電阻(例如，與圖4中的電阻R41 、電阻R42 和電阻R43 )取代，或其它數目的電阻，以使檢測電路500可以提供不同的保護等級，並且用圖4中的檢測電路400的類似方式選擇性的工作於過壓檢測模式或欠壓檢測模式。
圖2、圖3、圖4和圖5的實施例所提供的檢測電路可檢測電池單元(例如，電池單元201或301)是否發生了異常狀況。使用複數個檢測電路可以監測複數個電池單元， 其中，每個檢測電路(例如，檢測電路200、300、400或500)監測對應的電池單元。檢測電路產生的每個輸出信號可以單獨的指示其對應的電池單元中的異常狀況的發生，檢測電路產生的輸出信號也可以結合指示一個或複數個電池單元中的異常狀況的發生。
圖6所示為本發明實施例中檢測電路所執行的檢測方法600的流程圖，圖6將結合圖2、圖3、圖4和圖5進行描述。儘管圖6示出了具體的步驟，但是這些步驟僅用於說明的目的，即本發明實施例中的檢測電路可以執行其它不同的步驟或執行圖6所示步驟的變換步驟。
在步驟602中，透過感應檢測電路(例如，檢測電路200、300、400或500)的輸入信號IN以產生感應信號SEN，其中，輸入信號IN表示電池單元(例如，電池單元201或301)的狀態，例如，電池單元電壓。檢測電路(例如，檢測電路200、300、400或500)基於輸入信號IN檢測電池單元(例如，電池單元201或301)中發生的異常狀況，例如，過壓狀況或欠壓狀況。
在步驟604中，在信號參考源(例如，信號參考源205、305或505)中之特定節點(例如，參考節點K)用以確定參考信號REF。
在步驟606中，將感應信號SEN提供至特定節點(例如，參考節點K)，以偏置信號參考源(例如，信號參考源205、305或505)。
在步驟中608，信號參考源(例如，信號參考源205、305或505)產生觸發信號TRG，以指示感應信號SEN和參考信號REF之間的差值。
在步驟中610，檢測電路(例如，檢測電路200、300、400或500)產生輸出信號OUT，以指示電池單元(例如，電池單元201或301)中的異常狀況。
本發明之實施例提供一種檢測電路，用於檢測電池單元中的異常狀況，例如，過壓狀況和/或欠壓狀況。信號參考源(例如，帶隙參考電路)確定當環境條件(例如，環境溫度)變化時基本恆定的參考信號，並且同時比較指示電池單元電壓的感應信號與參考信號。本發明的實施例無須配置比較器，便可準確地比較感應信號與參考信號。檢測電路可以用於多種應用，例如，與類似的結構結合用於電池監測系統，以監測複數個電池單元的電池單元電壓，並監測電池單元的充電/放電電流。檢測電路還可用於醫療設備，以監測指示心跳資訊、脈搏資訊、血壓資訊等的信號。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧過壓保護檢測電路
101‧‧‧電池單元
103‧‧‧電壓參考單元
105‧‧‧比較器
200‧‧‧檢測電路
201‧‧‧電池單元
203‧‧‧感應單元
205‧‧‧信號參考源
207‧‧‧檢測單元
300‧‧‧檢測電路
301‧‧‧電池單元
303‧‧‧感應單元
305‧‧‧信號參考源
307‧‧‧檢測單元
400‧‧‧檢測電路
403‧‧‧感應單元
500‧‧‧檢測電路
503‧‧‧感應單元
505‧‧‧信號參考源
600‧‧‧檢測方法
602~610‧‧‧步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為現有技術中的為可充電電池單元提供過壓保護的檢測電路的方塊圖。
圖2所示為根據本發明一實施例的檢測電路的方塊圖。
圖3所示為根據本發明一實施例的檢測電路的電路示意圖。
圖4所示為根據本發明另一實施例的檢測電路的電路示意圖。
圖5所示為根據本發明又一實施例的檢測電路的電路示意圖。
圖6所示為本發明一實施例的檢測電路所執行的檢測方法流程圖。
300‧‧‧檢測電路
301‧‧‧電池單元
303‧‧‧感應單元
305‧‧‧信號參考源
307‧‧‧檢測單元

Claims (19)

  1. 一種檢測電路，包括：一感應單元，感應表示一電池之一狀態的一輸入信號，提供一感應信號；一信號參考源，耦接至該感應單元，在該信號參考源之一參考節點處確定一參考信號，並接收該感應信號以進行偏置，產生指示該感應信號與該參考信號之間一差值的一觸發信號；以及一檢測單元，耦接至該信號參考源，該檢測單元根據該觸發信號產生一輸出信號，以指示該電池中出現的一異常狀況。
  2. 如申請專利範圍第1項的檢測電路，其中，該信號參考源包括：一帶隙參考電路，在該參考節點處提供一參考電壓，其中，且該參考信號包括該參考電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項的檢測電路，其中，該帶隙參考電路比較該感應信號與該參考電壓以產生該觸發信號。
  4. 如申請專利範圍第1項的檢測電路，其中，該檢測單元包括：一開關，由該觸發信號控制，其中，該檢測單元根據該開關之一狀態產生該輸出信號。
  5. 如申請專利範圍第4項的檢測電路，其中，當該感應信號大於該參考信號，該開關處於一第一狀態且該輸出信號處於一第一輸出位準；且其中，當該感應信號小於該參考信號，該開關處於一第二狀態且該輸出信號處於一 第二輸出位準。
  6. 如申請專利範圍第1項的檢測電路，其中，該異常狀況包括該電池之一過壓狀況，其中，該參考信號表示該電池之一過壓臨限值。
  7. 如申請專利範圍1項的檢測電路，其中，該異常狀況包括該電池之一欠壓狀況，其中，該參考信號表示該電池之一欠壓臨限值。
  8. 如申請專利範圍第1項的檢測電路，其中，該信號參考源包括：一第一電晶體；以及一第二電晶體，透過該參考節點耦接至該第一電晶體，其中，該第一電晶體和該第二電晶體在該參考節點處由該感應信號偏置。
  9. 一種檢測方法，包括：透過感應表示一電池之一狀態的一輸入信號，產生一感應信號；在一信號參考源之一參考節點處確定一參考信號；提供該感應信號至該參考節點以偏置該信號參考源；產生一觸發信號以指示該感應信號與該參考信號之間一差值；以及根據該觸發信號產生一輸出信號，以指示該電池中出現的一異常狀況。
  10. 如申請專利範圍第9項的檢測方法，其中，產生該觸發信號之該步驟包括：利用一帶隙參考電路在該參考節點處提供一參考電壓， 其中，該參考信號包括該參考電壓；以及比較該感應信號與該參考節點處的該參考電壓，以產生該觸發信號。
  11. 如申請專利範圍第9項的檢測方法，其中，產生該輸出信號之該步驟包括：經由該觸發信號控制一開關；以及根據該開關之一狀態產生該輸出信號。
  12. 如申請專利範圍第11項的檢測方法，其中，根據該開關之該狀態產生該輸出信號之該步驟包括：當該感應信號大於該參考信號，根據處於一第一狀態的該開關，產生處於一第一輸出位準的該輸出信號；以及當該感應信號小於該參考信號，根據處於一第二狀態的該開關，產生處於一第二輸出位準的該輸出信號。
  13. 一種檢測電路，包括：一輸入端，接收表示一電池之一狀態的一感應信號；一輸出端，產生一輸出信號以指示該電池中出現的一異常狀況；以及一檢測電路，耦接至該輸入端和該輸出端，在該檢測電路之一參考節點處確定一參考信號，並接收該感應信號，基於該感應信號與該參考信號之間一差值產生該輸出信號。
  14. 如申請專利範圍第13項的檢測電路，其中，該檢測電路包括：一帶隙參考電路，在該參考節點處提供一參考電壓，其中，且該參考信號包括該參考電壓。
  15. 如申請專利範圍第14項的檢測電路，其中，該帶隙參考電路在該參考節點處比較該感應信號與該參考電壓，並且在該帶隙參考電路的一觸發節點處產生一觸發信號，以指示該感應信號與該參考電壓之間一差值。
  16. 如申請專利範圍第13項的檢測電路，其中，該檢測電路包括：一開關，由該感應信號與該參考信號之間之該差值控制，其中，基於該開關之一狀態產生該輸出信號。
  17. 如申請專利範圍第16項的檢測電路，其中，當該感應信號大於該參考電壓，該開關處於一第一狀態且該輸出信號處於一第一輸出位準；且其中，當該感應信號小於該參考電壓，該開關處於一第二狀態且該輸出信號處於一第二輸出位準。
  18. 如申請專利範圍第13項的檢測電路，其中，該異常狀況包括該電池之一過壓狀況，其中，該參考信號表示該電池之一過壓臨限值。
  19. 如申請專利範圍第13項的檢測電路，其中，該異常狀況包括該電池之一欠壓狀況，其中，該參考信號表示該電池之一欠壓臨限值。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105467193B (zh) * 2015-12-25 2018-02-27 无锡中感微电子股份有限公司 电压检测电路
GB2551081B (en) 2017-08-18 2018-12-19 O2Micro Inc Fault detection for battery management systems
CN111987754A (zh) * 2019-05-24 2020-11-24 凹凸电子（武汉）有限公司 可移动设备以及对负载供电的控制方法
WO2021102901A1 (zh) * 2019-11-29 2021-06-03 深圳市大疆创新科技有限公司 电池检测电路、方法及电池、电子设备、存储介质
CN111537571B (zh) * 2020-04-20 2021-03-30 厦门大学 单片集成的石墨烯气体探测放大芯片
TWI832652B (zh) * 2022-12-30 2024-02-11 致茂電子股份有限公司 電源量測裝置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5991378A (ja) * 1982-11-18 1984-05-26 Chino Works Ltd 電池切れ・取外し検出回路
EP0733959B1 (en) 1995-03-24 2001-06-13 Co.Ri.M.Me. Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno Circuit for generating a reference voltage and detecting an undervoltage of a supply voltage and corresponding method
TW472426B (en) 1998-10-06 2002-01-11 Hitachi Ltd Battery apparatus and control system therefor
CN1316710C (zh) 2003-05-13 2007-05-16 长沙交通学院 蓄电池或超级电容的充放电均衡方法与装置
US7508165B2 (en) 2004-10-19 2009-03-24 Denso Corporation Cell voltage equalization apparatus for combined battery pack including circuit driven by power supplied by the combined battery pack
US7268520B2 (en) * 2005-04-08 2007-09-11 O2Micro International Limited Sense amplifier for use with wake-up charging current
US7498868B2 (en) 2005-08-05 2009-03-03 Denso Corporation Current mirror circuit and constant current circuit having the same
US7466104B2 (en) 2006-10-13 2008-12-16 O2 Micro International Limited System and method for balancing cells in a battery pack with selective bypass paths
JP4702331B2 (ja) 2006-10-25 2011-06-15 株式会社デンソー 半導体集積回路装置
CN101192750A (zh) * 2006-12-01 2008-06-04 美国凹凸微系有限公司 带有嵌入式电池单元监控器的电池组/系统以及方法
US8264200B2 (en) * 2009-05-15 2012-09-11 Texas Instruments Incorporated Multi-cell power system controller
CN101930020B (zh) * 2009-06-26 2013-02-06 上海英联电子科技有限公司 超低功耗电源电压检测电路
US8629679B2 (en) * 2009-12-29 2014-01-14 O2Micro, Inc. Circuits and methods for measuring cell voltages in battery packs

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