[發明專利]一種管腳復用實現鋰電池電量顯示范圍設定電路

有效

• 申請號: 201610304852.9
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105790385B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳力;張征
• 申請（專利權）人: 南通鈺泰電子科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司32112
• 代理人: 于忠洲

技術領域

本發明涉及一種鋰電池充放電管理電路，尤其是一種鋰電池充放電管理中用于電量顯示范圍設定的電路。

背景技術

在消費類電子產品異常繁榮的今天，移動設備的使用越來越普及。目前，大多數移動手持設備均采用鋰電池作為其電源，通常單節鋰電池典型電壓為3.7V，充滿電后最高電壓為4.2V。在移動設備中，由于Android系統及以ARM架構的多內核CPU大行其道，而更多的內核意味著更高的功耗。在電池容量短時間內難以突破的情況下，需要對電池頻繁的充放電。因此，對電池電量的精確顯示顯得尤為重要。通常，業界采用專門的MCU芯片對電池電量進行檢測，測量電池兩端的電壓，通過內部ADC電路進行數字化，再驅動外部LED來顯示電池剩余電量。

目前，現有的電池電量檢測顯示電路雖然有較高的精度，但其電量顯示范圍是固定的，由電池電壓的反饋比例和各個比較基準電壓確定。電池的電阻分壓反饋網絡和基準電壓VREF的分壓網絡均集成在IC內部，LED燈為外置。電池電壓反饋比例和基準電壓分壓網絡確定了，則電池電量每一級顯示區間也就確定了。不同的電池應用有不同的電池電量顯示區間，導致此種技術在不同的應用場景下靈活性不高。當然也可以把基準電壓的分壓網絡外置，通過外部電阻來設定每個比較器的正端基準電壓，這樣鋰電池的每一級電量顯示區間均可通過外部電阻靈活設定，但對于IC來說所需的管腳增加了很多。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的電池電量顯示和電量范圍設定電路占用了過多的芯片管腳。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種管腳復用實現鋰電池電量顯示范圍設定電路，包括電池分壓反饋電路、基準電壓分壓電路以及至少兩個比較采樣保持電路；比較采樣保持電路包括比較器、鎖存器、LED以及兩個LED驅動開關管；各個比較采樣保持電路中比較器的正輸入端分別連接至基準電壓分壓電路中相應電壓大小的分壓點處；各個比較采樣保持電路中比較器的負輸入端均連接至電池分壓反饋電路中的同一分壓點處；同一比較采樣保持電路中的兩個LED驅動開關管串接在電池分壓反饋電路的高電壓端與LED的正極之間，同時控制LED與高電壓端之間的通斷；比較采樣保持電路中的LED的正極還與比較器的正輸入端相連，LED的負極接地；各個比較采樣保持電路中的比較器的使能端、鎖存器的使能端以及一個LED驅動開關管的控制端均與同一CLK信號相連；同一比較采樣保持電路中的比較器的輸出端連接至鎖存器的輸入端，鎖存器的輸出端連接至另一LED驅動開關管的控制端；電池分壓反饋電路的高電壓端用于與電池正極相連，基準電壓分壓電路的高壓端用于與基準電壓源正極相連。

本發明通過復用芯片的外置LED管腳，在LED管腳外接LED的同時，再串接一個基準電壓分壓電路。LED管腳既是芯片輸出用來驅動外置LED亮滅來指示電池剩余電量，又是芯片輸入用來接收來自外置基準電壓分壓電路的各分壓點的電壓；采用CLK信號來決定復用管腳的兩個不同階段，即可以用CLK信號的低電平來決定復用管腳為芯片輸入，也可以用CLK信號的高電平來決定復用管腳為芯片輸入，則CLK信號的另一個電平用來決定復用管腳為芯片的輸出，CLK信號為芯片內部信號，由普通振蕩器產生。

在CLK信號的高電平階段，復用管腳接收來自外置基準電壓分壓網絡的各個分壓點，比較采樣保持電路將其讀入比較器一端，比較器開始工作并比較電池分壓反饋電路的分壓點電壓和復用管腳上的電壓，鎖存器保存比較結果；在方波信號低電平階段，采樣保持電路和比較器均不工作，鎖存器只輸出鎖存的結果，以此來決定LED是否導通。此時復用管腳恢復原有功能，驅動外置LED電量指示燈。因此，LED電量指示燈是以方波信號的頻率來閃亮。

通過復用芯片LED管腳，調整外置基準電壓分壓電路的電阻比例，即可實現電池電量顯示范圍的設定。與現有技術相比，本發明的優點在于：復用管腳，設計實現簡單，精度高，設定靈活，無需增加外部元器件，降低了芯片成本以及系統成本。

作為本發明的進一步限定方案，包括四個比較采樣保持電路；基準電壓分壓電路由五個電阻串聯構成，相鄰電阻之間的連接點即為基準電壓分壓電路的分壓點；電池分壓反饋電路由兩個電阻串聯構成，兩個電阻之間的連接點即為電池分壓反饋電路的分壓點。

作為本發明的進一步限定方案，CLK信號為脈沖頻率大于等于20Hz的方波信號。人眼通常只能感受20Hz以下的頻率，為防止人眼能看到LED指示燈閃爍，CLK信號的頻率設在20Hz以上。