TWI539173B - 電池類比電路 - Google Patents

Description

電池類比電路

本發明係關於一種電池類比電路，尤其係關於一種充電電池之類比電路。

目前常見的可擕式電子設備均採用充電電池進行供電，例如手機、電腦、MP3等都有採用鋰電池作為供電電源。

通常，可擕式電子設備在出廠前均需要對電子設備中的工作電路的各項功能進行測試。為保證工作電路各項功能的可靠性，測試的項目較多，由此工作電路運行時間較長，則電池需要多次的充、放電，由此對電池的損耗較大，導致充電電池的壽命降低。

有鑑於此，有必要提供一種在對可擕式電子設備的工作電路測試時，能夠類比並取代電池為可擕式電子設備的工作電路供電的電池類比電路。

一種電池類比電路，用於在對可擕式電子設備的工作電路進行測試時，替代該可擕式電子設備中為工作電路供電的電池，為該可擕式電子設備的工作電路供電。該電池類比電路包括積體運算放大電路、電壓調節電路、限流電路以及回饋電路，該積體運算放大電路包括同相輸入端、反相輸入端、第一輸出端以及電流限制端，該電壓調節電路電性連接於該同相輸入端，該電壓調節電路用於限定載入在該同相輸入端上的參考電壓，該積體運算放大電路依據該參考電壓控制該第一輸出端的電壓，該限流電路電性連接於該電流限制端用於限定載入於該電流限制端的參考電流，該積體運算放大電路依據該參考電流控制該第一輸出端的電流，該回饋電路包括回饋輸入端、回饋輸出端與第二輸出端，該回饋輸入端電性連接於該第一輸出端，該回饋輸出端電性連接於該反相輸入端，以將該第一輸出端的電壓回饋至該反相輸入端構成負反饋電路，當欲載入於該第二輸出端的電壓大於第二輸出端的電壓時，該第二輸出端作為該電池類比電路的輸入端，當欲載入於該第二輸出端的電壓小於該第二輸出端的電壓時，該第二輸出端作為該電池類比電路的輸出端，為該可擕式電子設備的工作電路供電。

相較於先前技術，電池類比電路在類比電池的充電或者放電過程中，還能夠依據需要方便地設置輸入/輸出電壓以及輸入/輸出電流，從而在對利用充電電池供電的負載電路進行測試時，能夠在不損耗電池的同時，實現為可擕式電子設備的工作電路的各項功能進行測試，且該電池類比電路結構簡單。

進一步，電池類比電路還具有過溫、過流提示與保護功能，因此在測試過程中，即使電池類比電路或者可擕式電子設備的工作電路存在問題，也不會損壞該工作電路和電池類比電路本身，更加完善地模擬電池的功能。

請參閱圖1，其是本發明電池類比電路一優選實施方式的示意圖。電池類比電路1用於在可擕式電子設備中的工作電路在測試過程中，替代電池為工作電路供電。電池類比電路1包括輸入/輸出端Vin/out用於連接可擕式電子設備的工作電路，從而放電為工作電路供電，還可用於電性連接外部電源，從而對電池類比電路1進行充電。

電池類比電路1包括積體運算放大電路10、電壓調節電路20、限流電路30、回饋電路40、溫控電路50、過流提示電路60與穩壓濾波電路70。

積體運算放大電路10在電源電壓Vcc的驅動下輸入或者輸出電訊號，該電訊號包括電流訊號與電壓訊號。積體運算放大電路10包括同相輸入端11、反相輸入端12、第一輸出端13、電流限制端14、溫度標誌位15、電流標誌位16以及致能端17。

同相輸入端11與電壓調節電路20電性連接，為同相輸入端11提供參考電壓，積體運算放大電路10依據同相輸入端11載入的參考電壓，決定第一輸出端13上的電壓。電流限制端14與限流電路30電性連接，限流電路30為電流限制端14提供參考電流，積體運算放大電路10依據載入電流限制端14的該參考電流限定流經第一輸出端13的電流。第一輸出端13作為該積體運算放大電路10的輸出端，且第一輸出端13經由回饋電路40與該輸入/輸出端Vin/out相連。回饋電路40將第一輸出端13的電訊號回饋至該反相輸入端12，使得積體運算放大電路10與回饋電路40配合構成負反饋電路。

溫度標誌位15與致能端17電性連接至溫控電路50。其中，溫度標誌位15用於指示積體運算放大電路10的溫度是否超過預定的溫度值，即當積體運算放大電路10的溫度超過該預定的溫度值時，積體運算放大電路10控制該溫度標誌位15置位，例如置位為低電位；當積體運算放大電路10的溫度小於該預定的溫度值時，積體運算放大電路10控制該溫度標誌位15復位，例如復位為高電位。致能端17用於控制積體運算放大電路10是否工作，在本實施例中，致能端17為高電位時，積體運算放大電路10正常工作；致能端17為低電位時，積體運算放大電路10停止工作。溫控電路50用於依據溫度標誌位15的電位顯示積體運算放大電路10是否超過預定的溫度值，並且在積體運算放大電路10超過預定的溫度值時，改變致能端17上的電位從而控制積體運算放大電路10停止工作。

電流標誌位16與過流提示電路60電性連接，其中，電流標誌位16用於指示積體運算放大電路10中第一輸出端13的電流是否超過預定的電流值，即當第一輸出端13的電流超過該預定的電流值時，積體運算放大電路10控制電流標誌位16置位，例如置位為低電位；當第一輸出端13的電流小於該預定的電流值時，積體運算放大電路10控制電流標誌位16復位，復位為高電位。過流提示電路60用於依據電流標誌位16的電位顯示積體運算放大電路10中第一輸出端13的電流是否超過預定的電流值。

積體運算放大電路10還包括有接收驅動其正常工作的電源電壓的正極端V+與負極端V-，其中，正極端V+可以輸入電源電壓Vcc，負極端V-接地。

下面結合圖2對本發明電壓調節電路20、限流電路30、回饋電路40、溫控電路50、過流提示電路60與穩壓濾波電路70一實施方式之具體電路結構進行說明，可以理解，上述電路也可由同等功能的電路結構來實現，本發明僅給出一種優選實現方式。

限流電路30包括限流電阻301，限流電阻301一端電性連接於該電流限制端14，另一端接地。

回饋電路40包括回饋輸入端401、回饋輸出端402與第二輸出端403，回饋輸入端401電性連接於第一輸出端13，回饋輸出端402電性連接於反相輸入端12，以將該第一輸出端13的電訊號回饋至反相輸入端12構成負反饋電路，回饋電路40的第二輸出端403作為該電池類比電路1的輸入/輸出端Vin/out。該回饋電路40進一步包括第一回饋支路41與高頻補償電路42，第一回饋支路41用於將第一輸出端13的電訊號回饋至反相輸入端12，高頻補償電路42用於抑制回饋輸入端401的電訊號中的高頻自激訊號。

第一回饋支路41包括依次串聯於回饋輸入端401與地之間的第一分壓電阻411、第二分壓電阻412與第三分壓電阻413，第一分壓電阻411與第二分壓電阻412之間的節點作為第二輸出端403，第二分壓電阻412與第三分壓電阻413之間的節點作為回饋輸出端402。

高頻補償電路42包括依次串聯於回饋輸入端401與回饋輸出端402之間的調節電阻421與調節電容422，其中，調節電容422的電容值為皮法（PF）級別。

電壓調節電路20包括偏置電阻21、可調電阻23、第四分壓電阻25以及穩壓二極體27。可調電阻23包括二傳輸端231與調節端232，偏置電阻21、可調電阻23與第四分壓電阻25依次串聯於電源電壓Vcc與地之間。可調電阻23的調節端232電性連接於同相輸入端11，從而通過在二傳輸端231之間移動調節端232，來改變可調電阻23的電阻，達到調節載入同相輸入端11之該參考電壓。

穩壓二極體27的陰極經由該偏置電阻21電性連接於電源電壓Vcc，陽極接地，用於使載入於可調電阻23與第四分壓電阻25上的電壓穩定。

溫控電路50包括過溫指示電路51與過溫保護電路52，其中，過溫指示電路51用於指示積體運算放大電路10是否超過預定的溫度值，過溫保護電路52用於當積體運算放大電路10的溫度超過預定的溫度值時，控制積體運算放大電路10停止工作。

具體地，過溫指示電路51電性連接於溫度標誌位15，包括第一運算放大器511與第一發光二極體512，第一發光二極體512陽極接收電源電壓Vcc，第一發光二極體512的陰極電性連接於第一運算放大器511的輸出端，第一運算放大器511的輸入端電性連接於溫度標誌位15，第一運算放大器511用於對溫度標誌位15的電訊號進行放大，以提高對第一發光二極體512的驅動能力。

過溫保護電路52電性連接於溫度標誌位15與致能端17之間，包括依次串聯於溫度標誌位15與地之間的保護電阻521與保護電容522，且保護電阻521與保護電容522之間的節點電性連接於致能端17。

過流提示電路60電性連接於電流標誌位16，用於指示積體運算放大電路10是否超過預定的電流值，包括第二運算放大器601與第二發光二極體602，第二發光二極體602陽極接收電源電壓Vcc，第二發光二極體602的陰極電性連接於第二運算放大器601的輸出端，第二運算放大器601的輸入端電性連接於電流標誌位16，第二運算放大器601用於對電流標誌位16的電訊號進行放大，以提高對第二發光二極體602的驅動能力。

穩壓濾波電路70電性連接於第二輸出端403，以對第二輸出端403輸入或者輸出的電訊號穩壓以及濾波，包括穩壓電容701，該穩壓電容701一端電性連接於第二輸出端403，另一端接地。

下面依據圖1或圖2，具體說明電池類比電路1的工作過程：

具體地，當需要對可擕式電子設備的工作電路進行測試時，將電池類比電路1的輸入/輸出端Vin/Vout與工作電路的電源輸入端電性連接，電池類比電路1上電工作，由於回饋電路40將第一輸出端13的電壓回饋至反相輸入端12構成負反饋電路，則積體運算放大電路10處於線性工作狀態。依據同相輸入端11輸入的電壓U1，積體運算放大電路10的第一輸出端13輸出的電壓也為U1，對應地，則第二輸出端403輸出的電壓Uo=U1*(R1+R2)/R2，R1和R2分別為第二分壓電阻412、第三分壓電阻413的電阻值。

第一輸出端13輸出的電流Io=α*Ref/R3，其中，α為積體運算放大電路10的係數，Ref為電流限制端14的電壓，為常數，R3為限流電阻301的電阻值，對應地，第二輸出端403之電訊號之電流亦限制在0~α*Ref/R3的範圍內。

在此，需要說明的是，當欲載入第二輸出端403的電壓小於第二輸出端403的電壓時，電池類比電路1處於放電過程，第二輸出端403作為輸出端，例如，與第二輸出端403電性連接的為待驅動的負載電路，電池類比電路1類比為該負載電路供電，如為可擕式電子設備的工作電路供電。

當欲載入第二輸出端403的電壓大於第二輸出端403的電壓時，電池類比電路1處於充電過程，第二輸出端403作為輸入端，也即是積體運算放大電路10自第一輸出端13輸入電訊號，此時，電池類比電路1模擬外界電源為電池充電之過程。

在電池類比電路1充電或者放電過程中，若積體運算放大電路10的溫度小於預定的溫度值時，溫度標誌位15復位為高電位，第一發光二極體512截止，同時，過溫保護電路52輸出高電位訊號至致能端17使其置位為高電位，積體運算放大電路10正常工作。若積體運算放大電路10的溫度超過預定的溫度值時，溫度標誌位15置位為低電位，第一發光二極體512導通並發射光線，同時，過溫保護電路52輸出低電位訊號至致能端17，使致能端17處於低電位，積體運算放大電路10停止工作，從而模擬電池在使用過程中的過溫保護。

另外，在電池類比電路1充電或者放電過程中，若積體運算放大電路10中第一輸出端13的電流小於預定的電流值，電流標誌位16復位為高電位，過流提示電路60中第二發光二極體602截止；若積體運算放大電路10中第一輸出端13的電流超過預定的電流值，電流標誌位16置位為低電位，過流提示電路60中第二發光二極體602導通並發射光線，以提示用戶電池類比電路1的輸入/輸出端的電流超過預定的電流值。

再次，當需要模擬不同參數的電池從而為不同類型之可擕式電子設備的工作電路供電時，例如不同電壓範圍與不同電流範圍的電池時，通過改變電壓調節電路20中可調電阻23的電阻值，即可達到改變載入於同相輸入端11的電壓，進而達到改變第二輸出端403的電壓；通過更換限流電路30中不同電阻值的限流電阻301，即可達到改變載入於電流限制端14的電流，進而達到改變第二輸出端403的電流。

與先前技術相比，上述電池類比電路1在類比電池的充電或者放電過程中，還能夠依據需要方便地設置輸入/輸出電壓以及輸入/輸出電流，從而在利用充電電池供電的工作電路進行測試時，能夠在不損耗電池的同時，實現電池供電的工作電路的各項功能的測試，並且該電池類比電路1結構更為簡單。

進一步，電池類比電路1還具有過溫、過流提示與保護功能，因此在測試過程中，即使電池類比電路1或者待測試的工作電路存在問題，也不會損壞待測的工作電路和電池類比電路1本身，更加完善地模擬了電池的功能。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅爲本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例爲限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1．．．電池類比電路

10．．．積體運算放大電路

11．．．同相輸入端

12．．．反相輸入端

13．．．第一輸出端

14．．．電流限制端

15．．．溫度標誌位

16．．．電流標誌位

17．．．致能端

20．．．電壓調節電路

21．．．偏置電阻

23．．．可調電阻

25．．．第四分壓電阻

27．．．穩壓二極體

30．．．限流電路

301．．．限流電阻

40．．．回饋電路

401．．．回饋輸入端

402．．．回饋輸出端

403．．．第二輸出端

41．．．第一回饋支路

411．．．第一分壓電阻

412．．．第二分壓電阻

413．．．第三分壓電阻

42．．．高頻補償電路

421．．．調節電阻

422．．．調節電容

50．．．溫控電路

51．．．過溫指示電路

511．．．第一運算放大器

512．．．第一發光二極體

52．．．過溫保護電路

521．．．保護電阻

522．．．保護電容

60．．．過流提示電路

601．．．第二運算放大器

602．．．第二發光二極體

70．．．穩壓濾波電路

701．．．穩壓電容

Vcc．．．電源電壓

Vin/out．．．輸入/輸出端

V+．．．正極端

V-．．．負極端

圖1是本發明一實施方式中電池類比電路的方框示意圖。

圖2是如圖1所示的電池類比電路的具體電路結構圖。

1．．．電池類比電路

10．．．積體運算放大電路

11．．．同相輸入端

12．．．反相輸入端

13．．．第一輸出端

14．．．電流限制端

15．．．溫度標誌位

16．．．電流標誌位

17．．．致能端

20．．．電壓調節電路

30．．．限流電路

40．．．回饋電路

401．．．回饋輸入端

402．．．回饋輸出端

403．．．第二輸出端

50．．．溫控電路

51．．．過溫指示電路

52．．．過溫保護電路

60．．．過流提示電路

70．．．穩壓濾波電路

Vcc．．．電源電壓

Vin/out．．．輸入/輸出端

V+．．．正極端

V-．．．負極端

Claims (10)

1. 一種電池類比電路，用於在對可擕式電子設備的工作電路進行測試時，替代該可擕式電子設備中為工作電路供電的電池，為該可擕式電子設備的工作電路供電，該電池類比電路包括積體運算放大電路、電壓調節電路、限流電路以及回饋電路，該積體運算放大電路包括同相輸入端、反相輸入端、第一輸出端以及電流限制端，該電壓調節電路電性連接於該同相輸入端，該電壓調節電路用於限定載入同相輸入端上的電壓，該積體運算放大電路依據載入該同相輸入端上的電壓控制該第一輸出端的電壓，該限流電路電性連接於該電流限制端，以用於限定載入在該電流限制端的電流，該積體運算放大電路依據載入該電流限制端的電流控制該第一輸出端的電流，該回饋電路包括回饋輸入端、回饋輸出端與第二輸出端，該回饋輸入端電性連接於該第一輸出端，該回饋輸出端電連接於該反相輸入端，以將該第一輸出端的電壓回饋至該反相輸入端形成負反饋電路，當欲載入該第二輸出端的電壓大於第二輸出端的電壓時，該第二輸出端作為該電池類比電路的輸入端；當欲載入該第二輸出端的電壓小於該第二輸出端的電壓時，該第二輸出端作為該電池類比電路的輸出端，為該可擕式電子設備的工作電路供電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池類比電路，其中，該回饋電路包括第一回饋支路，該第一回饋支路包括依次串聯於回饋輸入端與地之間的第一分壓電阻、第二分壓電阻與第三分壓電阻，該第二輸出端連接在該第一分壓電阻與第二分壓電阻之間之節點，該第二分壓電阻與第三分壓電阻間之節點作為回饋輸出端。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電池類比電路，其中，該回饋電路還包括高頻補償電路，該高頻補償電路包括依次串聯於該回饋輸入端與回饋輸出端間之調節電阻與調節電容。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電池類比電路，其中，該電壓調節電路包括偏置電阻、可調電阻、第四分壓電阻以及穩壓二極體，該偏置電阻、可調電阻與第四分壓電阻依次串聯於電源電壓與地之間，且該可調電阻之可調端電性連接於該同相輸入端，該穩壓二極體之陰極電性連接於該可調電阻與該偏置電阻間之節點，陽極接地。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電池類比電路，其中，該電池類比電路還包括過溫指示電路，該積體運算放大電路包括溫度標誌位，該溫度標誌位用於指示該積體運算放大電路的溫度，當該積體運算放大電路的溫度超過預定的溫度值時，該溫度標誌位置位，當該積體運算放大電路的溫度小於該預定的溫度時，該溫度標誌位復位，該過溫指示電路電連接於該溫度標誌位，當該溫度標誌位置位時，溫度指示電路用於顯示該積體運算放大電路超過該預定的溫度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電池類比電路，其中，該過溫指示電路包括運算放大器與發光二極體，該發光二極體電性接收電源電壓，該運算放大器電性連接於該溫度標誌位與該發光二極體的陰極端之間，該運算放大器用於對該溫度標誌位的電訊號進行放大，以提高該溫度標誌位對該發光二極體的驅動能力。
7. 如申請專利範圍第5項所述之電池類比電路，其中，該電池類比電路還包括過溫保護電路，該積體運算放大電路還包括致能端，該致能端用於控制該積體運算放大電路正常工作或者停止工作，該過溫保護電路電性連接於該溫度標誌位與該致能端之間，當該溫度標誌位復位時，該過溫保護電路控制該致能端復位，該積體運算放大電路正常工作；當該溫度標誌位置位時，該過溫保護電路控制該致能端置位，該積體運算放大電路停止工作。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電池類比電路，其中，該電池類比電路還包括過流提示電路，該積體運算放大電路還包括電流標誌位，該電流標誌位用於指示該積體運算放大電路輸入端或者輸出端的電流是否超過預定的電流值，當該積體運算放大電路的輸入端或者輸出端的電流超過該預定的電流值，該電流標誌位置位；當該積體運算放大電路輸入端或者輸出端的電流小於該預定的電流值，該電流標誌位復位，該過流提示電路電性連接於該電流標誌位，且當該電流標誌位置位時，該過流提示電路顯示該積體運算放大電路超過該預定的電流值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電池類比電路，其中，該過流提示電路包括運算放大器與發光二極體，該發光二極體電性接收電源電壓，該運算放大器電性連接於該電流標誌位與該發光二極體的陰極端之間，該運算放大器用於對該電流標誌位的電訊號進行放大，以提高該電流標誌位對該發光二極體的驅動能力。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電池類比電路，其中，該電池類比電路還包括穩壓濾波電路，該穩壓濾波電路電連接於該電池類比電路的輸入端或者輸出端，用於對該電池類比電路的輸入端或者輸出的電壓進行穩壓以及濾波。