專利名稱：可充電電池電量檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偵測(cè)可充電電池電量的檢測(cè)裝置，特別是涉及一種在電池充電過(guò) 程中精確地偵測(cè)可充電電池實(shí)際充電電量的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)在手持式電子裝置的蓬勃發(fā)展，例如手機(jī)，其通常需要電池來(lái)作為電子裝 置所需電力的主要來(lái)源，故對(duì)電池進(jìn)行充電便成為用戶必須要做的工作，因此，如何對(duì)可充 電電池進(jìn)行有效性充電成為一項(xiàng)相當(dāng)重要的技術(shù)。一般而言，在電池充電過(guò)程中，是通過(guò)偵 測(cè)電池電量來(lái)判斷電池充電完成情況。然而，由于電池中有內(nèi)阻，在充電過(guò)程中該內(nèi)阻對(duì)應(yīng) 于充電電流會(huì)產(chǎn)生一電壓降△￥，電壓偵測(cè)裝置偵測(cè)到的電池電壓V實(shí)際為該電壓降A(chǔ)V與 真正的電池電壓VB之和，因此在測(cè)定上往往受到電池內(nèi)阻的干擾而影響其精確性，也就是 說(shuō)高估可充電電池電量值。因此，電壓偵測(cè)裝置往往在電池電量未充滿時(shí)即給出了充滿提 示，導(dǎo)致用戶在電池尚未充滿電量就停止充電，這樣增加了電池的充放電次數(shù)，而電池充放 電次數(shù)的增多，會(huì)縮短電池的循環(huán)使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可精確偵測(cè)可充電電池實(shí)際充電量的檢測(cè)裝置。一種可充電電池電量檢測(cè)裝置，包括可充電電池、電源管理芯片及外電源接口，該 外電源接口連接于電源管理芯片及控制電路，用于接入外部電源從而給電源管理芯片及控 制電路提供電源，該電源管理芯片具有一充電端及一電壓偵測(cè)端，該可充電電池電量檢測(cè) 裝置還包括一充電開(kāi)關(guān)，連接于電源管理芯片的充電端及可充電電池，用于控制該電源管理 芯片對(duì)可充電電池進(jìn)行充電或停止充電；一電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)，連接于電源管理芯片的電壓偵測(cè)端及可充電電池，用于控制電 源管理芯片偵測(cè)或停止偵測(cè)可充電電池的電壓；以及—控制電路，該控制電路具有一調(diào)變信號(hào)輸出端，該調(diào)變信號(hào)輸出端與充電開(kāi)關(guān) 及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)均連接，用于輸出周期性變化的調(diào)變信號(hào)以控制充電開(kāi)關(guān)及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān) 的通斷；其中，當(dāng)該控制電路輸出第一調(diào)變信號(hào)時(shí)，該充電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通而該電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)截 止，電源管理芯片對(duì)該可充電電池進(jìn)行充電，并暫停偵測(cè)可充電電池的電壓；當(dāng)該控制電路 輸出第二調(diào)變信號(hào)時(shí)，該充電開(kāi)關(guān)截止而該電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，該電源管理芯片暫停對(duì)可 充電電池進(jìn)行充電，并偵測(cè)該可充電電池的電壓。本發(fā)明的可充電電池電量檢測(cè)裝置，通過(guò)控制電路控制電源管理芯片間歇性地給 可充電電池充電，并在充電暫停的時(shí)候偵測(cè)可充電電池的電壓，可充電電池的內(nèi)阻由于沒(méi) 有充電電流流過(guò)而不產(chǎn)生壓降，因此偵測(cè)到的可充電電池的電壓為其實(shí)際電壓，從而可以 準(zhǔn)確地得出可充電電池的電量信息以判斷可充電電池充電的完成情況，延長(zhǎng)可充電電池的
4循環(huán)使用壽命


圖1為本發(fā)明中一實(shí)施例中可充電電池電量檢測(cè)裝置的身
圖2為圖1中的可充電電池電量檢測(cè)裝置的具體電路圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
可充電電池電量檢測(cè)裝置100
外電源接口10
電源管理芯片20
充電端21
充電開(kāi)關(guān)22
電壓偵測(cè)端31
電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32
控制電路40
PWM控制器401
電源端4011
脈沖信號(hào)輸出端4012
開(kāi)關(guān)部件402
調(diào)變信號(hào)輸出端41
可充電電池50
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，該可充電電池電量檢測(cè)裝置100包括一外電源接口 10、一電源管理芯 片20、一充電開(kāi)關(guān)22、一電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32、一控制電路40以及一可充電電池50。其中，該外電源接口 10連接于電源管理芯片20及控制電路40，用于接入外部電源 從而提供給電源管理芯片20及控制電路40所需的電源。該電源管理芯片20具有一充電 端21及一電壓偵測(cè)端31，該電源管理芯片20通過(guò)充電端21給可充電電池50充電，通過(guò)電 壓偵測(cè)端31偵測(cè)可充電電池50的電壓，并對(duì)偵測(cè)到的可充電電池50的電壓進(jìn)行處理并判 斷該可充電電池50是否充滿電。該充電開(kāi)關(guān)22 —端與電源管理芯片20的充電端21連接，另一端與可充電電池50 連接，用于控制該電源管理芯片20對(duì)可充電電池50進(jìn)行充電或停止充電。該電壓偵測(cè)開(kāi) 關(guān)32 —端與電源管理芯片20的電壓偵測(cè)端31連接，另一端與可充電電池50連接，用于控 制電源管理芯片20偵測(cè)或停止偵測(cè)可充電電池50的電壓。該控制電路40具有一調(diào)變信號(hào)輸出端41，該調(diào)變信號(hào)輸出端41與充電開(kāi)關(guān)22及 電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32均連接，用于輸出周期性變化的調(diào)變信號(hào)以控制充電開(kāi)關(guān)22及電壓偵測(cè) 開(kāi)關(guān)32的通斷，從而使得電源管理芯片20以脈沖的方式以穩(wěn)定的電流間隔性地給可充電 電池50充電，并于充電暫停期間偵測(cè)可充電電池50的電壓。 本實(shí)施方式中，在一個(gè)周期內(nèi)，若該控制電路40的調(diào)變信號(hào)輸出端41輸出一第一 調(diào)變信號(hào)至該充電開(kāi)關(guān)22及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32，則充電開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通而該電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32截止，電源管理芯片20通過(guò)充電端21給可充電電池50充電，同時(shí)，電源管理芯片20暫停偵 測(cè)可充電電池50的電壓。若該控制電路40的調(diào)變信號(hào)輸出端41輸出一第二調(diào)變信號(hào)至 該充電開(kāi)關(guān)22及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32，則電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32導(dǎo)通而該充電開(kāi)關(guān)截止，電源管理芯 片20通過(guò)電壓偵測(cè)端31偵測(cè)可充電電池50的電壓，同時(shí)，電源管理芯片20暫停給可充電 電池50充電。請(qǐng)參閱圖2，為可充電電池電量檢測(cè)裝置100的具體電路。其中，該控制電路40包 括一脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器401以及一開(kāi)關(guān)部件402。本實(shí)施方式中，該P(yáng)麗控制器 401包括一電源端4011及一脈沖脈沖信號(hào)輸出端4012，該電源端4011與外電源接口 10連 接，該脈沖信號(hào)輸出端4012輸出周期性的脈沖信號(hào)，使控制電路40的調(diào)變信號(hào)輸出端41 輸出周期性變化的的調(diào)變信號(hào)，從而控制充電過(guò)程及偵測(cè)電壓過(guò)程的交替進(jìn)行。該開(kāi)關(guān)部件402、充電開(kāi)關(guān)22以及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32均包括一控制端與第一及第二 導(dǎo)通端，本實(shí)施方式中，當(dāng)該開(kāi)關(guān)部件402以及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32的控制端為高電平時(shí)，該開(kāi) 關(guān)部件402以及充電開(kāi)關(guān)22處于導(dǎo)通狀態(tài)，否則截止；當(dāng)該充電開(kāi)關(guān)22的控制端為低電平 時(shí)，該充電開(kāi)關(guān)22處于導(dǎo)通狀態(tài)，否則截止。本實(shí)施方式中，該充電開(kāi)關(guān)22采用PMOS管Ql，該電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32和開(kāi)關(guān)部件402 分別采用NMOS管Q2、Q3。充電開(kāi)關(guān)22、電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32以及開(kāi)關(guān)部件402的控制端對(duì)應(yīng) MOS管的柵極，第一導(dǎo)通端對(duì)應(yīng)MOS管的源極，第二導(dǎo)通端對(duì)應(yīng)MOS管的漏極。下面對(duì)可充電電池電量檢測(cè)裝置100的連接結(jié)構(gòu)以及工作狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。設(shè)NMOS管Q3的柵極為G，通過(guò)一電阻Rl連接到PWM控制器401的脈沖信號(hào)輸出 端4012，以接收來(lái)自PWM控制器401的脈沖信號(hào)，設(shè)接地點(diǎn)為S，Q3的柵極G還通過(guò)電阻R2 與接地點(diǎn)S連接，Q3的源極直接與該接地點(diǎn)S連接；Q3的漏極為D，通過(guò)電阻R3連接到外 電源接口 10，Q3的漏極D還通過(guò)穩(wěn)壓管Dl與Ql的柵極及Q2的柵極連接。NMOS管Q2的 漏極連接到電源管理芯片20的電壓偵測(cè)端31 ；源極連接到可充電電池50。PMOS管Ql的 漏極連接到電源管理芯片20的充電端21 ；Ql的源極連接到可充電電池50。在上述的連接方式下，當(dāng)PWM控制器401輸出高電平信號(hào)時(shí)，NMOS管Q3的柵極G 處于高電平，NMOS管Q3導(dǎo)通，導(dǎo)致PMOS管Ql及NMOS管Q2的柵極通過(guò)導(dǎo)通的NMOS管Q3 短接到地而處于低電平，即如前所述控制電路40的調(diào)變信號(hào)輸出端41輸出一第一調(diào)變信 號(hào)，從而PMOS管Ql導(dǎo)通，電源管理芯片20通過(guò)充電端21給可充電電池50充電，NMOS管 Q2截止，電源管理芯片20暫停偵測(cè)可充電電池50的電壓。當(dāng)PWM控制器401輸出低電平信號(hào)時(shí)，NMOS管Q3的柵極G處于低電平，NMOS管 Q3截止，此時(shí)PMOS管Ql及NMOS管Q2的柵極均通過(guò)穩(wěn)壓管Dl及電阻R3與外電源接口 10 相連而獲得一個(gè)高電平，即如前所述控制電路40的調(diào)變信號(hào)輸出端41輸出一第二調(diào)變信 號(hào)，從而PMOS管Ql截止，電源管理芯片20暫停輸出充電電流給可充電電池50充電，NMOS 管Q2導(dǎo)通，電源管理芯片20通過(guò)電壓偵測(cè)端31開(kāi)始偵測(cè)可充電電池50的電壓。這時(shí)，由 于沒(méi)有充電電流流過(guò)，在可充電電池50的內(nèi)阻上不產(chǎn)生壓降，因此偵測(cè)到的可充電電池的 電壓為其實(shí)際電壓。在整個(gè)充電過(guò)程中，電源管理芯片20還反復(fù)地將偵測(cè)到的可充電電池50的電壓 與一預(yù)設(shè)電壓值相比較，以判斷對(duì)可充電電池50進(jìn)行充電或不充電。當(dāng)電源管理芯片20 偵測(cè)到可充電電池50的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，電源管理芯片20判斷可充電電池50的充電完成，并關(guān)閉及鎖定充電端21，停止通過(guò)充電端21輸出充電電流給可充電電池50充電。
該充電開(kāi)關(guān)22、電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32以及開(kāi)關(guān)部件402還可為三極管，其控制端分別 對(duì)應(yīng)三極管的基極，第一導(dǎo)通端分別對(duì)應(yīng)三極管的發(fā)射極，第二導(dǎo)通端分別對(duì)應(yīng)三極管的 集電極，且電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)32和開(kāi)關(guān)部件402為NPN型三極管，充電開(kāi)關(guān)22為PNP型三極管。
本發(fā)明的可充電電池電量檢測(cè)裝置100，通過(guò)控制電路40控制電源管理芯片20間 歇性地給可充電電池50充電，并在充電暫停的時(shí)候偵測(cè)可充電電池50的電壓，可充電電池 50的內(nèi)阻由于沒(méi)有充電電流流過(guò)而不產(chǎn)生壓降，因此偵測(cè)到的可充電電池的電壓為其實(shí)際 電壓，從而可以準(zhǔn)確地得出電池的電量信息以判斷可充電電池50充電的完成情況，延長(zhǎng)可 充電電池的循環(huán)使用壽命。 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施方式僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明， 而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的 適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可充電電池電量檢測(cè)裝置，包括可充電電池、電源管理芯片及外電源接口，該外 電源接口連接于電源管理芯片及控制電路，用于接入外部電源從而給電源管理芯片及控制 電路提供電源，該電源管理芯片具有一充電端及一電壓偵測(cè)端，其特征在于該可充電電池 電量檢測(cè)裝置還包括一充電開(kāi)關(guān)，連接于電源管理芯片的充電端及可充電電池，用于控制該電源管理芯片 對(duì)可充電電池進(jìn)行充電或停止充電；一電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)，連接于電源管理芯片的電壓偵測(cè)端及可充電電池，用于控制電源管 理芯片偵測(cè)或停止偵測(cè)可充電電池的電壓；以及一控制電路，該控制電路具有一調(diào)變信號(hào)輸出端，該調(diào)變信號(hào)輸出端與充電開(kāi)關(guān)及電 壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)均連接，用于輸出周期性變化的調(diào)變信號(hào)以控制充電開(kāi)關(guān)及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)的通 斷；其中，當(dāng)該控制電路輸出第一調(diào)變信號(hào)時(shí)，該充電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通而該電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)截止，電 源管理芯片對(duì)該可充電電池進(jìn)行充電，并暫停偵測(cè)可充電電池的電壓；當(dāng)該控制電路輸出 第二調(diào)變信號(hào)時(shí)，該充電開(kāi)關(guān)截止而該電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，該電源管理芯片暫停對(duì)可充電 電池進(jìn)行充電，并偵測(cè)該可充電電池的電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，該控制電路包括一PWM 控制器，該P(yáng)WM控制器包括一脈沖信號(hào)輸出端，用于輸出周期性的脈沖信號(hào)，使控制電路的 調(diào)變信號(hào)輸出端輸出該周期性的調(diào)變信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，該控制電路還包括一 連接到PWM控制器的脈沖信號(hào)輸出端的開(kāi)關(guān)部件，用于接收來(lái)自PWM控制器的脈沖信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，該開(kāi)關(guān)部件、充電開(kāi)關(guān) 以及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)均包括一控制端與第一及第二導(dǎo)通端。
5.如權(quán)利要求4所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)該開(kāi)關(guān)部件以及電 壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)的控制端為高電平時(shí)，該開(kāi)關(guān)部件以及充電控制開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，否則截止； 當(dāng)該充電開(kāi)關(guān)的控制端為低電平時(shí)，該充電控制開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，否則截止。
6.如權(quán)利要求5所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，充電開(kāi)關(guān)為PMOS管，該 電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)部件分別為NMOS管，充電開(kāi)關(guān)、電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)以及開(kāi)關(guān)部件的控制端 對(duì)應(yīng)MOS管的柵極，第一導(dǎo)通端對(duì)應(yīng)MOS管的源極，第二導(dǎo)通端對(duì)應(yīng)MOS管的漏極。
7.如權(quán)利要求6所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)PWM控制器輸出高電 平信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)部件的柵極處于高電平，開(kāi)關(guān)部件導(dǎo)通，導(dǎo)致充電開(kāi)關(guān)及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)的柵 極處于低電平，即控制電路的調(diào)變信號(hào)輸出端輸出一第一調(diào)變信號(hào)，從而充電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，電 源管理芯片通過(guò)充電端給可充電電池充電，電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)截止，電源管理芯片暫停偵測(cè)可 充電電池的電壓；當(dāng)PWM控制器輸出低電平信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)部件的柵極處于低電平，開(kāi)關(guān)部件截止，此時(shí)充 電開(kāi)關(guān)及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)的柵極處于高電平，即控制電路的調(diào)變信號(hào)輸出端輸出一第二調(diào)變 信號(hào)，從而充電開(kāi)關(guān)截止，電源管理芯片暫停輸出充電電流給可充電電池充電，電壓偵測(cè)開(kāi) 關(guān)導(dǎo)通，電源管理芯片通過(guò)電壓偵測(cè)端開(kāi)始偵測(cè)可充電電池的電壓。
8.如權(quán)利要求5所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，該充電開(kāi)關(guān)、電壓偵 測(cè)開(kāi)關(guān)以及開(kāi)關(guān)部件均為三極管，其控制端分別對(duì)應(yīng)三極管的基極，第一導(dǎo)通端分別對(duì)應(yīng)三極管的發(fā)射極，第二導(dǎo)通端分別對(duì)應(yīng)三極管的集電極，且電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)部件為NPN 型三極管，充電開(kāi)關(guān)為PNP型三極管。
9.如權(quán)利要求1所述的可充電電池電量檢測(cè)裝置，其特征在于，電源管理芯片反復(fù)地 將偵測(cè)到的可充電電池的電壓與一預(yù)設(shè)電壓值相比較，以判斷對(duì)可充電電池進(jìn)行充電或不 充電，當(dāng)電源管理芯片偵測(cè)到可充電電池的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，電源管理芯片判斷可 充電電池的充電完成，并關(guān)閉及鎖定充電端，停止輸出充電電流給可充電電池充電。
全文摘要
一種可充電電池電量檢測(cè)裝置，包括可充電電池、電源管理芯片、充電開(kāi)關(guān)、電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)及控制電路。充電開(kāi)關(guān)連接于電源管理芯片的充電端及可充電電池，電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)連接于電源管理芯片的電壓偵測(cè)端及可充電電池。控制電路與充電開(kāi)關(guān)及電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)均連接，當(dāng)控制電路輸出第一調(diào)變信號(hào)，充電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通而電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)截止，電源管理芯片對(duì)可充電電池充電，并暫停偵測(cè)可充電電池的電壓，當(dāng)控制電路輸出第二調(diào)變信號(hào)，充電開(kāi)關(guān)截止而電壓偵測(cè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，電源管理芯片暫停對(duì)可充電電池充電，并偵測(cè)可充電電池的電壓。本發(fā)明通過(guò)間歇性地給可充電電池充電，并在充電暫停的時(shí)候偵測(cè)可充電電池的電壓，可準(zhǔn)確判斷充電的完成情況，延長(zhǎng)電池的循環(huán)使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102005795SQ20101056391
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者林柏青, 胡沙沙, 韓東 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司