[發(fā)明專利]一種高端電池電壓的采樣電路及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110249257.7
• 申請(qǐng)日: 2011-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN102955056A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付則松;馬先林;王磊;蕭碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華潤矽威科技(上海)有限公司
• 主分類號(hào): G01R19/00
• 分類號(hào): G01R19/00;G01R31/36
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路中的電池電壓檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種高端電池電壓的采樣電路及方法。

背景技術(shù)

隨著充電電池在電動(dòng)工具，電動(dòng)自行車，電動(dòng)汽車中大規(guī)模應(yīng)用；為了最大限度的保護(hù)電池和最大限度的延長電池的使用壽命以及準(zhǔn)確的告知電池的剩余使用時(shí)間，使得對(duì)電池電量的實(shí)時(shí)精確監(jiān)測(cè)成為必不可少的部分；然而在一般的電動(dòng)工具，電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車中，電池的使用數(shù)量為少則幾節(jié)串聯(lián)，多則上百節(jié)串聯(lián)在一起使用，需要幾個(gè)或幾十個(gè)芯片級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)；然而即使這樣，每個(gè)芯片上電池的絕對(duì)電壓也是很高的，為了得到每節(jié)電池電壓，以便讓給芯片本身的低壓ADC或單片機(jī)上的ADC進(jìn)行進(jìn)一步處理，高壓采樣電路是必不可少的。

目前市場上常規(guī)的采樣方法主要包括以下兩種，一是直接用耐高壓的MOS管構(gòu)成的比例電路來采絕對(duì)電池電壓并把它轉(zhuǎn)換成相對(duì)芯片地的相對(duì)電壓；這樣用高壓MOS管構(gòu)成的比例電路的面積相當(dāng)大，并且有N節(jié)電池就需要N-1個(gè)這樣的比例電路，其對(duì)芯片成本來說是相當(dāng)高的，還有就是這樣的高壓管的匹配性很差，從而造成采樣精度不高；另一種方法就是用電容采樣的方法，即先用高壓MOS開關(guān)把電容兩端分別連接待測(cè)電池的兩端，完成對(duì)電池采樣后，再把電池的下極板接到芯片的地，把電容的上極板接到一個(gè)單位增益運(yùn)放的正輸入端，從而完成對(duì)高端電池的采樣；這種方法理論上可以很精確把高端電池電壓轉(zhuǎn)換成相對(duì)芯片地電池電壓，但是由于每節(jié)電池都需要兩個(gè)面積大的高壓開關(guān)，當(dāng)它完成電池采樣后開關(guān)關(guān)斷時(shí)的溝道電荷的轉(zhuǎn)移效應(yīng)會(huì)對(duì)采樣精度有很大的影響，要保持一定的采樣精度，就需要很大的采樣電容，加上高壓解碼開關(guān)控制電路，其對(duì)芯片地面積成本要求是很大的。針對(duì)集成電路封裝需求，需要在較小的面積實(shí)現(xiàn)電壓采樣，現(xiàn)有技術(shù)無法滿足這樣的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是采用一種新的高端電池電壓的采樣方法，即電流采樣方法。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種高端電池電壓的采樣電路，其中，包括電壓轉(zhuǎn)電流電路，電流轉(zhuǎn)電壓電路，所述電壓轉(zhuǎn)電流電路用于把電池電壓轉(zhuǎn)換成電流，所述電流通過所述電流轉(zhuǎn)電壓電路傳輸?shù)叫酒兀鲭娏鬓D(zhuǎn)電壓電路兩端形成的電壓差為采樣電壓，所述電流轉(zhuǎn)電壓電路是所述電壓轉(zhuǎn)電流電路的鏡像復(fù)制電路，所述采樣電壓值等于所述高端電池電壓值。

上述的高端電池電壓的采樣電路，其中，所述電流轉(zhuǎn)電壓電路是所述電壓轉(zhuǎn)電流電路的鏡像復(fù)制電路。

上述的高端電池電壓的采樣電路，其中，所述電壓轉(zhuǎn)電流電路包括第一電阻和第一MOS管，所述第一電阻一端連接所述第一MOS管的源極，另一端連接所述高端電池的正極，所述第一MOS管的柵極連接所述高端電池的負(fù)極，所述第一MOS管的漏極作為所述電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸出端，用于輸出電流。

上述的高端電池電壓的采樣電路，其中，所述電流轉(zhuǎn)電壓電路包括第二電阻和第二MOS管，所述第二電阻一端作為所述電流轉(zhuǎn)電壓電路的輸入端，另一端連接所述第二MOS管的源極，所述第二MOS管的漏極和柵極均接芯片地。

上述的高端電池電壓的采樣電路，其中，所述第二電阻和所述第一電阻相同，所述第二MOS管和所述第一MOS管相同。

上述的高端電池電壓的采樣電路，其中，所述第一MOS管和所述第二MOS管均為低壓MOS管。

上述的高端電池電壓的采樣電路，其中，還包括一偏置電路，所述偏置電路連接在所述電壓轉(zhuǎn)電流電路和電流轉(zhuǎn)電壓電路之間，其用于防止所述第一MOS管和所述第二MOS管被高壓擊穿。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種高端電池電壓的采樣方法，用于多級(jí)電池級(jí)聯(lián)的電池電壓采樣的電路之中，其中，包括：

用電壓轉(zhuǎn)電流電路的低壓器件將待采樣高壓轉(zhuǎn)換成電流的步驟；

所述電流通過電流轉(zhuǎn)電壓電路的低壓器件后傳輸?shù)叫酒兀娏鬓D(zhuǎn)電壓電路形成相對(duì)芯片地的采樣電壓的步驟。

本發(fā)明通過先用低壓器件把相對(duì)電池電壓轉(zhuǎn)換成電流，再把此電流流經(jīng)一個(gè)連接到芯片地的采樣電流電路的復(fù)制電路，從而轉(zhuǎn)換成對(duì)芯片地的電池采樣電壓，由于采樣和還原都用完全一樣的低壓器件，從而利用很小的面積和很高的精度完成對(duì)高端電池電壓的采樣。避免了使用過多的高壓器件，實(shí)現(xiàn)控制芯片面積的效果。

采用了上述技術(shù)解決方案，本發(fā)明無需過多的電器元件，以很小的芯片面積便可完成高端電池電壓的采樣電路布圖設(shè)計(jì)，不僅在結(jié)構(gòu)上得到有效簡化，更降低了制造成本，實(shí)現(xiàn)了精確的高端電池電壓的采樣工作。

附圖說明