低成本電池電量檢測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本電池電量檢測電路，包括多個LED，比較器，每個比較器均對應(yīng)一比例分壓電路，各比例分壓電路中的第二分壓電阻的分壓比例各不相同。本發(fā)明采用具有不同分壓比例的多路比例分壓電路對電池輸出進行檢測，形成階梯式的電壓檢測，通過相應(yīng)的LED表示電池電量比例，電路結(jié)構(gòu)簡單，無需使用控制芯片，降低了電路成本；以基準電壓作為比較器的比較電壓，檢測準確，整個電路只有比較器作為有源芯片工作，降低了電路功耗，而且比例分壓電路采用分壓電阻實現(xiàn)，其分壓比例的可調(diào)節(jié)性更高，能夠適應(yīng)多種不同電壓規(guī)格的電池電量的檢測，利于推廣應(yīng)用。
【專利說明】低成本電池電量檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低成本電池電量檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的電池電量檢測電路大都采用單片機MCU方式，畜電池等儲電設(shè)備與單片機MCU相聯(lián)，雖然使用單片機MCU方式做電量檢測精度較高，但其缺點是成本高，線路復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種低成本電池電量檢測電路，能夠解決上述問題。
[0004]本發(fā)明實施例提供的一種低成本電池電量檢測電路，包括多個用以表示電池電量比例的LED，每個LED分別由對應(yīng)的一比較器驅(qū)動，每個比較器的其中一個比較輸入端均連接一基準電壓，每個比較器的其中另一個比較輸入端均對應(yīng)連接一比例分壓電路的分壓端，每個比例分壓電路包括串聯(lián)的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻用于接入電池的輸出電壓，且第一電阻經(jīng)過第二電阻接地，第一分壓電阻與第二分壓電阻的串聯(lián)結(jié)點作為比例分壓電路的分壓端，比較器在分壓端電壓大于所述基準電壓時驅(qū)動LED點亮；各比例分壓電路中的第二分壓電阻的分壓比例各不相同。
[0005]優(yōu)選地，所述各比例分壓電路中的第二分壓電阻的分壓比例大于基準電壓與該比例分壓電路對應(yīng)比較器所驅(qū)動的LED所表示的電池電量比例所對應(yīng)的電池電壓的比值。
[0006]優(yōu)選地，所有LED所表示的電池電量比例為等比例遞增或等比例遞減的關(guān)系。
[0007]優(yōu)選地,第一分壓電阻與電池輸出端之間設(shè)有一控制開關(guān)。
[0008]優(yōu)選地，電池輸出端經(jīng)過控制開關(guān)連接一三極管的集電極，三極管的集電極與基極之間連接一偏置電阻，三極管基極通過一穩(wěn)壓二極管接地，三極管的發(fā)射極通過一第一濾波電容為所有比較器供電。
[0009]優(yōu)選地，還包括一用于提供所述基準電壓的基準電路，所述基準電路包括供電端、基準源芯片、第一電阻，供電端分別通過第一電阻至基準源芯片的陰極端，基準源芯片的陰極端與基準電壓輸入端短接，基準源芯片的陽極端接地，基準源芯片陰極端經(jīng)過一第二濾波電容對外輸出基準電壓。
[0010]優(yōu)選地，LED的數(shù)量為4個，且分別表示25%、50%、75%、100%的電池電量比例。
[0011]優(yōu)選地，所述比較器為運算放大器，運算放大器的正向輸入端作為比較器的所述一個比較輸入端，運算放大器的反向輸入端作為比較器的所述另一個比較輸入端，運算放大器的輸出端經(jīng)過一限流電阻驅(qū)動LED。
[0012]上述技術(shù)方案可以看出，由于本發(fā)明實施例采用具有不同分壓比例的多路比例分壓電路對電池的同一輸出進行檢測，形成階梯式的電壓檢測，通過對應(yīng)的多個比較器驅(qū)動多個LED，通過相應(yīng)的LED表示電池電量比例關(guān)系，電路結(jié)構(gòu)簡單，無需使用控制芯片，降低了電路成本；以基準電壓作為比較器的比較電壓，檢測準確，整個電路只有比較器作為有源芯片工作，降低了電路功耗，而且比例分壓電路采用分壓電阻實現(xiàn)，其分壓比例的可調(diào)節(jié)性更高，能夠適應(yīng)多種不同電壓規(guī)格的電池電量的檢測，利于廣泛的推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明實施例中電池電量檢測電路的主體部分電路原理圖；
圖2是本發(fā)明實施例中電池電量檢測電路中開關(guān)控制部分的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0016]實施例:
本發(fā)明實施例提供一種低成本電池電量檢測電路，如圖1及圖2所示，包括多個用以表示電池電量比例的LED，具體地，本發(fā)明實施例中LED的數(shù)量為4個，圖1中LEDl、LED2、LED3、LED4，且分別表示25%、50%、75%、100%的電池電量比例，可以理解的是，LED數(shù)量越多，則能夠更加密集更加精確的顯示出電池的電量比例，例如在其他實施例中LED的數(shù)量為10個，則可以從10%、20%直至100%按照10%的等比遞增關(guān)系將電池電量顯示出來；如果在另外的實施例中LED的數(shù)量只有兩個，則電池電量的顯示會較為粗略，例如可以顯示電池電量的50%和100%的比例值。
[0017]每個LED分別由對應(yīng)的一比較器驅(qū)動，比較器與LED形成一一對應(yīng)驅(qū)動的關(guān)系，每個比較器的其中一個比較輸入端均連接一基準電壓，每個比較器的其中另一個比較輸入端均對應(yīng)連接一比例分壓電路的分壓端，本發(fā)明實施例中比較器采用運算放大器(以下簡稱運放)，但不排除在其他實施例中采用具有電壓比較功能的元器件來替代。運算放大器的正向輸入端作為比較器的所述一個比較輸入端，運算放大器的反向輸入端作為比較器的所述另一個比較輸入端，運算放大器的輸出端經(jīng)過一限流電阻驅(qū)動LED。具體如圖1中，運放UlA的輸出端依次經(jīng)過限流電阻R25和LEDl接地，運放UlB依次經(jīng)過限流電阻R24和LED2接地，運放UlC依次經(jīng)過限流電阻R23和LED3接地，運放UlD依次經(jīng)過限流電阻R22和LED4接地，實現(xiàn)了每個LED的點亮都有對應(yīng)的運放來驅(qū)動。
[0018]每個比例分壓電路包括串聯(lián)的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻用于接入電池的輸出電壓，即第一分壓電阻的一端連接電池輸出端B+另一端連接第二分壓電阻，第一電阻經(jīng)過第二電阻接地，第一分壓電阻與第二分壓電阻的串聯(lián)結(jié)點作為比例分壓電路的分壓端，比較器在分壓端電壓大于所述基準電壓時驅(qū)動LED點亮。具體如圖1所示，四個運放分別對應(yīng)了四個比例分壓電路，運放UlA對應(yīng)的比例分壓電路由電阻R10、電阻Rl I和電阻R14串聯(lián)接地構(gòu)成，其中電阻RlO和電阻Rl I的串接相當(dāng)于該比例分壓電路中的第一分壓電阻，電阻R14則作為該比例分壓電路中的第二分壓電阻，可以理解，在其他實施例中第一分壓電阻可以有多個電阻串聯(lián)或并聯(lián)來替代，以實現(xiàn)所需要的分壓阻值，同樣第二分壓電阻也可以有多個電阻串聯(lián)或并聯(lián)來替代，以實現(xiàn)所需要的分壓電阻值，這種靈活的電阻搭配能夠提高分壓比例的可調(diào)節(jié)性。運放UlB對應(yīng)的比例分壓電路由電阻R8、電阻R9和電阻R13串聯(lián)接地構(gòu)成，運放UlC對應(yīng)的比例分壓電路由電阻R6、電阻R7和電阻R12串聯(lián)接地構(gòu)成，運放UlD對應(yīng)的比例分壓電路由電阻R16、電阻R17和電阻R18串聯(lián)接地構(gòu)成。電阻R13、電阻R12和電阻R18分別作為各自比例分壓電阻中的第二分壓電阻，因此第二分壓電阻上所獲得的分壓即為電池輸出端電壓經(jīng)過比例分壓電路在第二分壓電阻上形成的電壓，其第二分壓電阻上所獲得的分壓輸出至對應(yīng)的運放的正向輸入端。
[0019]本發(fā)明實施例中各運放的反向輸入端上均連接基準電壓，該基準電壓要求電壓穩(wěn)定，波動小，從而保證電池電量檢測的穩(wěn)定性和準確性，在本發(fā)明實施例中還包括一用于提供所述基準電壓的基準電路，所述基準電路包括供電端VCC、基準源芯片U1、第一電阻，供電端VCC分別通過第一電阻至基準源芯片Ul的陰極端，基準源芯片Ul的陰極端與基準電壓輸入端短接，基準源芯片Ul的陽極端接地，基準源芯片Ul陰極端經(jīng)過一第二濾波電容C2對外輸出基準電壓，保證了基準電壓的平穩(wěn)輸出，本發(fā)明實施例中第一電阻采用電阻Rl和電阻R2并聯(lián)構(gòu)成。
[0020]為了保證整個檢測電路的可控性，如圖2所示，本發(fā)明實施例中第一分壓電阻與電池輸出端B+之間設(shè)有一控制開關(guān)SW，當(dāng)需要檢測被測電池的電量時，閉合控制開關(guān)SW引入電池輸出電壓至第一分壓電阻。在控制開關(guān)SW輸入端(與電池相連的一端)設(shè)置專門用于連接電池的連接裝置能夠保證對電池的快速連接，從而提升測量效率。
[0021]由于本發(fā)明實施例中只有運放是有源器件，不存在控制芯片，因此能耗較低，可以直接以被測電池作為整個電路的供電電源，為了對被測電池的電壓進行轉(zhuǎn)換，本發(fā)明實施例中電池輸出端B+經(jīng)過控制開關(guān)SW連接一 NPN型三極管Ql的集電極，三極管Ql的集電極與基極之間連接一偏置電阻R15，三極管Ql基極通過一穩(wěn)壓二極管Dl接地，從而在穩(wěn)壓二極管Dl上形成穩(wěn)定的偏置電壓使三極管導(dǎo)通，三極管Ql的發(fā)射極通過一第一濾波電容Cl為所有比較器供電，該第一濾波電容Cl的正極端即為供電端VCC，不但能夠為運放供電還能夠為基準源芯片Ul供電。在控制開關(guān)閉合后，整個檢測電路即能正常的進行檢測工作。
[0022]本發(fā)明實施例中各比例分壓電路用于采集電池的輸出電壓，各比例分壓電路上的第二分壓電阻的分壓比例不同，因此各第二分壓電阻上獲得的分壓不同，即各所述分壓端的電壓會不同，同一電池的輸出電壓反映在各個分壓端上的電壓不同，因此能夠?qū)崿F(xiàn)各個運放驅(qū)動不同的表示電池電量比例的LED，此處舉例說明第二分壓電阻的分壓比例，例如第一分壓電阻的阻值為M，第二分壓電阻的阻值為N，則第二分壓電阻的分壓比例則為M/(M+N)。
[0023]本發(fā)明實施例中由于以LED替代顯示屏來顯示電池電量，因此，進一步地做出設(shè)計:比例分壓電路中的第二分壓電阻的分壓比例大于基準電壓與對應(yīng)比較器所驅(qū)動的LED所表示的電池電量比例所對應(yīng)的電池電壓的比值。
[0024]然后舉例說明LED所表示的電池電量比例所對應(yīng)的電池電壓,例如LEDl所表示的電池電量比例為25%，電池電量在25%時的電壓值本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠電池特性曲線獲知，例如一個電池在100%電量時，其電壓輸出為10V，則該電池電量降至25%時，對應(yīng)的電池電壓為2.5V (此處僅為了便于理解而以正比函數(shù)舉例，實際電壓以電池電壓特性曲線為準)，若基準電壓設(shè)定為IV，則LDEl對應(yīng)的比例分壓電路中第二分壓電阻(電阻R14)的分壓比例為大于1V/2.5V，LED4對應(yīng)的比例分壓電阻中第二分壓電阻(電阻R18)的分壓比例為大于1V/10V。由該示例可以看出，同一電池，其電池電壓在各個比例分壓電路的第二分壓電阻上形成的分壓值不同，仍以上述示例為例，當(dāng)電池電量在75%?100%時，其電池的電壓輸出為8V，則LEDl對應(yīng)的比例分壓電路上的第二分壓電阻獲得的分壓為大于8X (1/2.5)，超過了運放UlA上反向輸入端的基準電壓1V，LED1被點亮；LED2對應(yīng)的比例分壓電路上的第二分壓電阻獲得的分壓為大于8X (1/5)，超過了運放UlA上反向輸入端的基準電壓IV，LED2被點亮；LED3對應(yīng)的比例分壓電路上的第二分壓電阻獲得的分壓為大于8X (1/7.5)，超過了運放UlA上反向輸入端的基準電壓1V，LED3被點亮；LED4對應(yīng)的比例分壓電路上的第二分壓電阻獲得的分壓為大于8X (1/10)，小于運放UlA上反向輸入端的基準電壓IV，LED4不能被點亮；因此，可以檢測到該電池的電量比例大于75%。而且顯示的方式是階梯式顯示，即電池電量大于75%三個LED點亮，電池電量大于50%時，兩個LED燈點亮，尤其是以圖1中的代表電池電量比例的LED由小到大一字排布時，或以圓圈排布各LED均可，能夠給人以更加直觀的顯示。
[0025]當(dāng)然，在其他實施例可以通過增加LED數(shù)量和對應(yīng)的運放及比例分壓電路來實現(xiàn)檢測精度。
[0026]由此可見，本發(fā)明實施例中對以往的電阻采樣電路進行了顛覆性的應(yīng)用，結(jié)合比較器以階梯比較方式實現(xiàn)了電量檢測的目的，徹底放棄了采用控制芯片進行檢測運算的設(shè)計思想，極大的節(jié)約了電路成本。
[0027]以上對本發(fā)明實施例所提供的一種低成本電池電量檢測電路進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.低成本電池電量檢測電路，其特征在于，包括多個用以表示電池電量比例的LED，每個LED分別由對應(yīng)的一比較器驅(qū)動，每個比較器的其中一個比較輸入端均接入一基準電壓，每個比較器的其中另一個比較輸入端均對應(yīng)連接一比例分壓電路的分壓端，每個比例分壓電路包括串聯(lián)的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻用于接入電池的輸出電壓，且第一電阻經(jīng)過第二電阻接地，第一分壓電阻與第二分壓電阻的串聯(lián)結(jié)點作為比例分壓電路的分壓端，比較器在分壓端電壓大于所述基準電壓時驅(qū)動LED點亮；各比例分壓電路中的第二分壓電阻的分壓比例各不相同。
2.如權(quán)利要求1所述的低成本電池電量檢測電路，其特征在于，所述各比例分壓電路中的第二分壓電阻的分壓比例大于基準電壓與該比例分壓電路對應(yīng)比較器所驅(qū)動的LED所表示的電池電量比例所對應(yīng)的電池電壓的比值。
3.如權(quán)利要求2所述的低成本電池電量檢測電路，其特征在于，所有LED所表示的電池電量比例為等比例遞增或等比例遞減的關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的低成本電池電量檢測電路，其特征在于，第一分壓電阻與電池輸出端之間設(shè)有一控制開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的低成本電池電量檢測電路，其特征在于，電池輸出端經(jīng)過控制開關(guān)連接一三極管的集電極，三極管的集電極與基極之間連接一偏置電阻，三極管基極通過一穩(wěn)壓二極管接地，三極管的發(fā)射極通過一第一濾波電容為所有比較器供電。
6.如權(quán)利要求1所述的低成本電池電量檢測電路，其特征在于，還包括一用于提供所述基準電壓的基準電路，所述基準電路包括供電端、基準源芯片、第一電阻，供電端分別通過第一電阻至基準源芯片的陰極端，基準源芯片的陰極端與基準電壓輸入端短接，基準源芯片的陽極端接地，基準源芯片陰極端經(jīng)過一第二濾波電容對外輸出基準電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的低成本電池電量檢測電路，其特征在于，LED的數(shù)量為4個，且分別表示25%、50%、75%、100%的電池電量比例。
8.如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的低成本電池電量檢測電路，其特征在于，所述比較器為運算放大器，運算放大器的正向輸入端作為比較器的所述一個比較輸入端，運算放大器的反向輸入端作為比較器的所述另一個比較輸入端，運算放大器的輸出端經(jīng)過一限流電阻驅(qū)動LED。
【文檔編號】G01R31/36GK103439662SQ201310359422
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】廖濤, 范繼光 申請人:崧順電子（深圳）有限公司