一种用于电池待机控制的电池保护电路、系统和方法转让专利
申请号 : CN202210110726.5
文献号 : CN114142577B
文献日 : 2022-07-19
发明人 : 陈钢 , 王蒙
申请人 : 深圳市创芯微微电子有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于电池待机控制的电池保护电路,其特征在于,所述电池保护电路包括:信号检测电路、信号处理电路、信号反馈电路和信号延时电路;
所述信号检测电路的输入端用于连接上位机,并在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,生成第一控制电信号并发送给所述信号处理电路;若所述上位机发送的待机控制的电信号为电平信号,则所述信号检测电路为电平信号检测电路;在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述电平信号检测电路生成高电平为所述第一控制电信号;
所述信号处理电路根据所述第一控制电信号生成第二控制电信号,并将所述第二控制电信号发送给所述信号反馈电路和所述信号延时电路;所述信号处理电路包括第二反相器、第四MOS管、充电支路和延时支路;所述第二反相器的输入端连接所述电平信号检测电路的输出端,所述第二反相器的输出端连接所述第四MOS管的栅极,所述第四MOS管的漏极连接第二电流源、所述充电支路的输入端和所述延时支路的输入端;所述第四MOS管的源极和所述充电支路的另一端均接地,所述延时支路的输出端连接所述信号反馈电路和所述信号延时电路;在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述第二反相器将所述电平信号检测电路输出端的高电平反相后输出低电平至所述第四MOS管,使得所述第四MOS管关闭,所述第二电流源通过所述充电支路进行充电并在所述延时支路的输入端形成高电平,并经过所述延时支路的延时后在其输出端生成高电平为所述第二控制电信号;
所述信号反馈电路的输出端用于连接所述上位机,并根据所述第二控制电信号生成反馈电信号,将所述反馈电信号发送给所述上位机,以在所述上位机中生成待机提示;
所述信号延时电路的输出端用于连接电池控制器,并在对所述第二控制电信号进行延时处理后发送给所述电池控制器,以控制电池的放电模式为待机模式。
2.根据权利要求1所述的电池保护电路,其特征在于,所述电平信号检测电路包括第一MOS管、第二MOS管和第一反相器;
所述第一MOS管的栅极连接其漏极和第二MOS管的源极,所述第一MOS管源极接地,所述第二MOS管的漏极连接第一电流源和所述第一反相器的输入端,所述第一反相器的输出端连接所述信号处理电路;
所述第二MOS管的栅极用于连接所述上位机,在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述第一MOS管和第二MOS管导通,使得所述第一反相器的输入端变为低电平,所述第一反相器将其输入端的低电平反相后,生成高电平为所述第一控制电信号。
3.根据权利要求2所述的电池保护电路,其特征在于,所述电平信号检测电路还包括第三MOS管,所述第一反相器的输出端还连接所述第三MOS管的栅极,所述第一MOS管的栅极还连接所述第三MOS管的漏极,所述第三MOS管的源极接地;
在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述第一MOS管和第二MOS管导通,所述第一反相器的输入端为低电平,所述第一反相器的输出端为高电平,所述第三MOS管导通。
4.根据权利要求1所述的电池保护电路,其特征在于,所述信号反馈电路包括第五MOS管和保护电阻,所述第五MOS管的栅极连接所述延时支路的输出端,所述第五MOS管的源极接地;
所述第五MOS管的漏极通过所述保护电阻用于连接所述上位机中发送所述待机控制的电信号的端口,在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述延时支路的输出端的高电平控制所述第五MOS管导通,使得所述上位机中发送所述待机控制的电信号的端口接地。
5.根据权利要求1所述的电池保护电路,其特征在于,所述信号延时电路包括:控制D触发器和延时D触发器组,所述延时D触发器组包括至少一个D触发器;
所述控制D触发器的时钟输入端连接所述延时支路的输出端,所述控制D触发器的数据输入端连接工作电源,所述控制D触发器的数据锁存输出端连接所述延时D触发器组中每个D触发器的复位端;
若所述延时D触发器组包括一个D触发器,则该D触发器的时钟输入端连接方波信号发生器,该D触发器的数据输入端连接该D触发器的数据锁存输出端,该D触发器的数据锁存输出端用于连接所述电池控制器;或者若所述延时D触发器组包括N个D触发器,N为大于1的整数,则第1个D触发器的时钟输入端连接方波信号发生器,第n个D触发器的时钟输入端连接第n‑1个D触发器的数据锁存输出端,每个D触发器的数据输入端均连接其自身的数据锁存输出端,最后一个D触发器的数据锁存输出端用于连接所述电池控制器;
在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述控制D触发器接收到所述第二控制电信号,并通过其数据锁存输出端输出高电平,解除所述延时D触发器组中所有触发器的复位,所述方波信号发生器产生的固定周期的方波信号在经过所述延时D触发器组的延迟后输出高电平至所述电池控制器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电池保护电路,其特征在于,所述充电支路包括充电电容,所述充电电容的一端连接所述第二电流源,所述充电电容的另一端接地。
7.根据权利要求6所述的电池保护电路,其特征在于,所述延时支路包括施密特触发器、第三反相器和第四反相器;
所述施密特触发器的输入端为所述延时支路的输入端,所述施密特触发器的输出端连接所述第三反相器的输入端,所述第三反相器的输出端连接所述第四反相器的输入端,第四反相器的输出端为所述延时支路的输出端;
在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述第四MOS管关闭,所述第二电流源对所述充电电容进行充电,在所述充电电容的电压上升并超过所述施密特触发器的翻转阈值后,所述施密特触发器的输出端为高电平,经过所述第三反相器和所述第四反相器后输出高电平为所述第二控制电信号。
8.一种用于电池待机控制的方法,其特征在于,所述方法包括:
若上位机发送的待机控制的电信号为电平信号,使用电平信号检测电路获取上位机发送的待机控制的电信号,在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述电平信号检测电路生成高电平为第一控制电信号,并使用信号处理电路根据所述第一控制电信号,生成第二控制电信号;所述信号处理电路包括第二反相器、第四MOS管、充电支路和延时支路;所述第二反相器的输入端连接所述电平信号检测电路的输出端,所述第二反相器的输出端连接所述第四MOS管的栅极,所述第四MOS管的漏极连接第二电流源、所述充电支路的输入端和所述延时支路的输入端;所述第四MOS管的源极和所述充电支路的另一端均接地,所述延时支路的输出端连接信号反馈电路和信号延时电路;在检测到所述上位机发送的待机控制的电信号时,所述第二反相器将所述电平信号检测电路输出端的高电平反相后输出低电平至所述第四MOS管,使得所述第四MOS管关闭,所述第二电流源通过所述充电支路进行充电并在所述延时支路的输入端形成高电平,并经过所述延时支路的延时后在其输出端生成高电平为所述第二控制电信号;
将所述第二控制电信号反馈至所述上位机,并在延时预设时间后,将所述第二控制电信号发送给电池控制器;
所述上位机在接收到所述第二控制电信号后,在与所述上位机连接的显示设备中显示提示信息,所述提示信息用于指示电池进入待机模式;
所述电池控制器在接收到所述第二控制电信号后,控制电池的放电开关管关闭,使得电池的放电模式为待机模式。
9.一种用于电池待机控制的电池保护系统,其特征在于,所述电池保护系统包括上位机和电池保护芯片,所述电池保护芯片中设置有电池保护电路和电池控制器,所述电池保护电路分别与所述电池控制器和所述上位机连接,所述电池保护电路为上述权利要求1至7任一项所述的电池保护电路。
说明书 :
一种用于电池待机控制的电池保护电路、系统和方法
技术领域
背景技术
否达到过放阈值,过充保护电路用于检测电池电压是否达到过充阈值,充放电过流保护电
路用于检测电池的充电电流和放电电流,逻辑控制电路通过对过放保护电路、过充保护电
路以及充放电过流保护电路的输出进行逻辑处理后控制驱动电路,驱动电路实现对充放电
开关管开关状态的控制以及衬底的切换,实现对电池的充放电保护。当某个电子产品需要
进行长时间运输时,电池会进入馈电状态,需要插入充电器进行充电后才能使用,长期馈电
可能影响电池的寿命,导致用户使用体验较差。因此,如何在长时间无法充电情况下准确地
控制电池待机,避免电池过放成为亟待解决的问题。
发明内容
反相器;
出端连接所述信号处理电路;
平,所述第一反相器将其输入端的低电平反相后,生成高电平为所述第一控制电信号。
第三MOS管的源极接地;
管导通。
入端和所述延时支路的输入端;
第二电流源通过所述充电支路进行充电并在所述延时支路的输入端形成高电平,并经过所
述延时支路的延时后在其输出端生成高电平为所述第二控制电信号。
出端的高电平控制所述第五MOS管导通,使得所述上位机中发送所述待机控制的电信号的
端口接地。
每个D触发器的复位端;
存输出端用于连接所述电池控制器;或者
输出端,每个D触发器的数据输入端均连接其自身的数据锁存输出端,最后一个D触发器的
数据锁存输出端用于连接所述电池控制器;
发器的复位,所述方波信号发生器产生的固定周期的方波信号在经过所述延时D触发器组
的延迟后输出高电平至所述电池控制器。
端,第四反相器的输出端为所述延时支路的输出端;
翻转阈值后,所述施密特触发器的输出端为高电平,经过所述第三反相器和所述第四反相
器后输出高电平为所述第二控制电信号。
池控制器和所述上位机连接,所述电池保护电路上述第一方面及其改进所述的电池保护电
路。
接上位机,并在检测到上位机发送的待机控制的电信号时,生成第一控制电信号并发送给
信号处理电路,信号处理电路根据第一控制电信号生成第二控制电信号,并将第二控制电
信号发送给信号反馈电路和信号延时电路,信号反馈电路的输出端用于连接上位机,并根
据第二控制电信号生成反馈电信号,将反馈电信号发送给上位机,以在上位机中生成待机
提示,信号延时电路的输出端用于连接电池控制器,并在对第二控制电信号进行延时处理
后发送给电池控制器,以控制电池的放电模式为待机模式,通过多重电路对信号的检测、处
理与转发,可以保证信号的可靠性,并且通过对信号的反馈可以使外界知晓电池待机的控
制是否有效,从而提高对电池待机控制的准确性。
附图说明
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。
管;114、第一反相器;115、第一电流源;121、第二反相器;122、第四MOS管;123、充电支路;
124、延时支路;125、第二电流源;1231、充电电容;1241、施密特触发器;1242、第三反相器;
1243、第四反相器;131、第五MOS管;132、保护电阻;141、控制D触发器;142、第一个延时D触
发器;143、第二个延时D触发器;144、第三个延时D触发器。
具体实施方式
以解释本发明,并不用于限定本发明。
解为对本发明的限制。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以
上。
以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
号延时电路14。
生成第一控制电信号并发送给信号处理电路12。
馈电路13和信号延时电路14。
会生成待机提示,以提示相应的操作人员,如上位机1发送的待机控制的电信号已经生效,
电池即将进入待机模式。
行处理后生成驱动信号,并通过相应的驱动电路驱动相应的开关管,以使得电池的放电模
式为待机模式,如将开关管关断,使电池进入待机。
微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)中任意一种进行设计。
信号,以通过信号反馈电路13反馈给上位机2以及通过信号延时电路14延时发送给电池控
制器3,由于电池给上位机2供电,对信号进行延时可以保证上位机2能够接收到反馈电信号
并根据反馈电信号生成相应的显示信息,使得外界知晓电池即将成功进入待机模式,避免
了上位机2发送过待机控制的电信号后而外界无法获知电池是否响应该电信号的情况,从
而提高了电池待机控制的准确性。
电路11为电平信号检测电路,电平信号检测电路包括第一MOS管111、第二MOS管112和第一
反相器114,第一MOS管111的栅极连接其漏极和第二MOS管112的源极,第一MOS管111的源极
接地,第二MOS管112的漏极连接第一电流源115和第一反相器114的输入端,第一反相器114
的输出端连接信号处理电路12。
反相器11将其输入端的低电平反相后,生成高电平为第一控制电信号。
为2VGS)时,第一MOS管111和第二MOS管112导通,N1点被拉为低电平,此时CNT_DET为高电平
(即第一控制电信号)。
相器114的输出端还连接第三MOS管113的栅极,第一MOS管111的栅极还连接第三MOS管113
的漏极,第三MOS管113的源极接地;在检测到上位机发送的待机控制的电信号时,第一MOS
管111和第二MOS管112导通,第一反相器114的输入端为低电平,第一反相器114的输出端为
高电平,第三MOS管113导通。
压之和VCN(T 约为2VGS)时,第一MOS管111和第二MOS管112导通,N1点被拉为低电平,此时
CNT_DET为高电平,此时第三MOS管113导通,此时CNT电压要低于0.9VGS时,N1节点电压才会
变为高电平,CNT_DET才会变为低电平,相差的1.1VGS即为CNT电压的迟滞电压,从而可以保
证CNT信号的可靠性。
路123和延时支路124,第二反相器121的输入端连接第一反相器114的输出端,第二反相器
121的输出端连接第四MOS管122的栅极,第四MOS管122的漏极连接第二电流源125、充电支
路123的输入端和延时支路124的输入端,第四MOS管122的源极和充电支路123的另一端均
接地,延时支路124的输出端连接信号反馈电路13和信号延时电路14。
125通过充电支路123进行充电并在延时支路124的输入端形成高电平,并经过延时支路124
的延时后在其输出端生成高电平为第二控制电信号。
实现,能够达到相应的目的。
1241的输出端连接第三反相器1242的输入端,第三反相器1242的输出端连接第四反相器
1243的输入端,第四反相器1243的输出端为延时支路124的输出端。
转阈值后,施密特触发器1241的输出端为高电平,经过第三反相器1242和第四反相器1243
后输出高电平为第二控制电信号。上述延时支路124可以对CNT信号进行延时,避免CNT信号
由于毛刺电压二产生误判。
CNT_DELAY1为低电平;当需要进入待机模式时,CNT‑DET变为高电平,此时第四MOS管122关
闭,第二电流源125对充电电容1231进行充电,因此,N3点的电压线性上升,当N3的电压上升
到超过施密特触发器1241的翻转阈值电压时N4节点变为高电平,经过第三反相器1242和第
四反相器1243之后,CNT_DELAY1变为高电平。
管131的栅极连接延时支路124的输出端,第五MOS管131的源极接地。
控制第五MOS管131导通,使得上位机2中发送待机控制的电信号的端口接地。
131导通,CNT此时被拉为低电平,并通知上位机,电池即将待机模式,避免产线上操作人员
不知道系统有无进入船运模式,节省产线上的等待时间。
时D触发器组包括至少一个D触发器,图6中示出延时D触发器组包括3个D触发器,分别为第
一个延时D触发器142、第二个延时D触发器143和第三个延时D触发器144。
D触发器的复位端,第一个延时D触发器142的时钟输入端连接方波信号发生器,第二个延时
D触发器143的时钟输入端连接第一个延时D触发器142的数据锁存输出端,第三个延时D触
发器144的时钟输入端连接第二个延时D触发器143的数据锁存输出端,每个D触发器的数据
输入端均连接其自身的数据锁存输出端,第三个延时D触发器144的数据锁存输出端用于连
接电池控制器3。
方波信号发生器产生的固定周期的方波信号在经过延时D触发器组的延迟后输出高电平至
电池控制器3。
进行复位,CNT_DELAY2为低电平;当进入待机模式时,CNT_DELAY1翻高为高电平,此时控制D
触发器141输出高电平,第一个延时D触发器142、第二个延时D触发器143和第三个延时D触
发器144的复位被解除,CLK_1S信号(即方波信号发生器发出的信号)为产生的周期为1S的
方波信号,经过8S延时后CNT_DELAY2变为高电平,该高电平信号进入电池控制器3。
接方波信号发生器,该D触发器的数据输入端连接该D触发器的数据锁存输出端,该D触发器
的数据锁存输出端用于连接电池控制器;或者若延时D触发器组包括N个D触发器,N为大于1
的整数,则第1个D触发器的时钟输入端连接方波信号发生器,第n个D触发器的时钟输入端
连接第n‑1个D触发器的数据锁存输出端,每个D触发器的数据输入端均连接其自身的数据
锁存输出端,最后一个D触发器的数据锁存输出端用于连接电池控制器。
保护电路1和电池控制器3,电池保护电路1分别与电池控制器3和上位机2连接,电池控制器
3通过设置在电池保护芯片中相应的驱动电路控制电池放电的开关管,电池保护电路1为上
述各实施例中的电池保护电路,在此不再赘述。当然,在上述电池保护芯片中还可以集成设
置过放保护电路、过充保护电路等电路。
对该方法进行实施时,可以将其包装成控制程序,并安装在相应的处理器的存储器中,处理
器处理该程序来实现上述的方法。