具有電池電流檢測電路的充放電控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有電池電流檢測電路的充放電控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在使用充電電池的電子、電器產(chǎn)品中，通常具有一個(gè)充放電控制裝置，其中，包括用于向電池充入電能的充電電路和用于將電池的電能輸出供其負(fù)載或其他電路工作的放電電路(或供電電路)，在傳統(tǒng)的充放電控制裝置中，一般是通過電壓測量電路、電流測量電路來分別采樣電池電壓、電池電流，進(jìn)而計(jì)算電池電量。
[0003]如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中具有電壓測量電路和電流測量電路的充放電控制裝置的原理圖。在進(jìn)行電壓采樣檢測時(shí)，將待測電池(圖中虛線框內(nèi)的部分)等效為一個(gè)電容Cb和與之串聯(lián)的等效串聯(lián)電阻Resrl和Resr2。該電容模型具有一定的電壓-容量曲線，如圖2中所示，為通過試驗(yàn)記錄存儲(chǔ)的電壓-容量曲線。經(jīng)過所述電壓測量電路測量該等效電容Cb上的電壓，通過查詢電壓-容量曲線即可得到剩余電量信息。所述電壓測量電路跨接在所述BATP端和BATN端之間，采用這種方式一般只能測量到BATP端和BATN端之間的電壓VBAT，再通過測量流經(jīng)電池的電流IBAT，根據(jù)設(shè)定的等效串聯(lián)電阻來計(jì)算CP端和CN端之間的電壓。假設(shè)Resrl和Resr2的電阻值之和為R_Resr，則CP端和CN端之間的電壓VCb = VBAT-R_ResrXIBATo
[0004]而要獲得所述流經(jīng)電池的電流IBAT，則一般是利用電流測量電路，在電池上串聯(lián)一個(gè)精密電阻Rs，通過此精密電阻Rs上的電壓來計(jì)算電池電流IBAT。這種電路會(huì)導(dǎo)致無論是充電電流還是放電電流(供電電流)都流經(jīng)Rs，消耗了能量，降低系統(tǒng)效率。同時(shí)該電阻為了承受大電流下的較大熱量，還需是散熱能量較強(qiáng)的功率電阻，由于這種電阻自身成本較高，也導(dǎo)致了系統(tǒng)本身成本的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服了上述缺點(diǎn)，提供了一種測量準(zhǔn)確，功耗較低的具有電池電流檢測電路的充放電控制裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種具有電池電流檢測電路的充放電控制裝置，包括用于向電池充入電能的充電電路和用于將電池的電能輸出的放電電路，所述電池電流檢測電路包括充電電流采樣電路、放電電流采樣電路和電流測量電路，
[0007]所述充電電流采樣電路，其輸入端與所述充電電路相連，輸出端與所述電流測量電路相連，用于采樣流經(jīng)所述充電電路的電流，獲得充電電流信號(hào)；
[0008]所述放電電流采樣電路，其輸入端與所述放電電路相連，輸出端與所述電流測量電路相連，用于采樣流經(jīng)所述放電電路的電流，獲得放電電流信號(hào)；
[0009]所述電流測量電路，其輸入端分別與所述充電電流采樣電路和放電電流采樣電路相連，用于將所述放電電流信號(hào)與所述充電電流信號(hào)做差，差值為正數(shù)時(shí)，獲得電池放電狀態(tài)下的放電電流，差值為負(fù)數(shù)時(shí)，獲得電池充電狀態(tài)下的充電電流。
[0010]所述電流測量電路可包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和處理單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端分別與所述充電電流采樣電路和放電電流采樣電路相連，用于將所述充電電流信號(hào)和放電電流信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述處理單元的輸入端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端相連，用于將所述表征充電電流信號(hào)和放電電流信號(hào)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行做差計(jì)算，獲得所述放電電流或充電電流。
[0011]所述充電電路可包括充電控制模塊和第一 PMOS管，所述第一 PMOS管的柵極與所述充電控制模塊的輸出端相連，源極與電源輸入端相連，所述充電電流采樣電路可包括第二 PMOS管，所述第二 PMOS管與所述第一 PMOS管的構(gòu)成第一電流鏡，所述充電電流采樣電路還包括第二電流鏡、第三電流鏡和第一運(yùn)算放大器，所述第一電流鏡、第二電流鏡和第三電流鏡依次連接，所述第一運(yùn)算放大器的兩輸入端分別與所述第一 PMOS管的漏極和第二PMOS管的漏極相連，輸出端與所述第二電流鏡的共柵極相連，所述第二電流鏡的共源極與電池負(fù)極端相連，所述第三電流鏡共源極與第一電流鏡的共源極相連接；
[0012]當(dāng)所述充電控制模塊采用具有一個(gè)線性控制輸出端的恒流/恒壓控制模塊時(shí)，所述第一 PMOS管的柵極與所述線性控制輸出端相連，漏極與電池正極端相連，所述第三電流鏡的輸出端為所述充電電流米樣電路的輸出端，
[0013]當(dāng)所述充電控制模塊采用具有兩個(gè)開關(guān)控制輸出端的恒流/恒壓控制模塊時(shí)，所述充電電路還包括第一 NMOS管、第一儲(chǔ)能電感和第一電容，所述第一 PMOS管的柵極和第一NMOS管的柵極分別與所述兩個(gè)開關(guān)控制輸出端相連，所述第一 NMOS管的漏極與所述第一PMOS管的漏極相連，并經(jīng)所述第一儲(chǔ)能電感與電池正極端相連，源極與電池負(fù)極端相連，所述第一電容連接在所述電池正極端和負(fù)極端之間，所述充電電流采樣電路還包括第一電阻，第一電壓跟隨器，第一米樣電容和一個(gè)米樣開關(guān)，所述第一電阻的一端與電池負(fù)極端相連，另一端與所述第三電流鏡的輸出端相連，并連接到所述第一電壓跟隨器的輸入端，所述第一電壓跟隨器的輸入端與所述采樣開關(guān)的輸入端相連，所述第一采樣電容連接在所述采樣開關(guān)的輸出端和電池負(fù)極端之間，所述第一 PMOS管的柵極經(jīng)一個(gè)反相器連接到所述采樣開關(guān)的控制端，所述采樣開關(guān)的輸出端再順次連接第一低通濾波器和第一電壓電流轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸出端作為所述充電電流米樣電路的輸出端。
[0014]所述放電電路可包括放電控制模塊和第四PMOS管，所述第四PMOS管的柵極與所述放電控制模塊的輸出端相連，源極與電池正極端相連，所述放電電流采樣電路可包括第五PMOS管，所述第五PMOS管與所述第四PMOS管的構(gòu)成第四電流鏡，所述放電電流采樣電路還包括第五電流鏡、第六電流鏡和第二運(yùn)算放大器，所述第四電流鏡、第五電流鏡和第六電流鏡依次連接，所述第二運(yùn)算放大器的兩輸入端分別與所述第四PMOS管的漏極和第五PMOS管的漏極相連，輸出端與所述第五電流鏡的共柵極相連，所述第五電流鏡的共源極與電池負(fù)極端相連，所述第六電流鏡共源極與第四電流鏡的共源極相連接；
[0015]當(dāng)所述放電控制模塊采用具有一個(gè)線性控制輸出端的電壓調(diào)節(jié)器時(shí)，所述第四PMOS管的柵極與所述線性控制輸出端相連，漏極與電源輸出端相連，所述第六電流鏡的輸出端為所述放電電流采樣電路的輸出端，
[0016]當(dāng)所述放電控制模塊采用具有兩個(gè)開關(guān)控制輸出端的降壓型直流-直流轉(zhuǎn)換器時(shí)，所述放電電路還包括第二 NMOS管、第二儲(chǔ)能電感和第二電容，所述第四PMOS管的柵極和第二 NMOS管的柵極分別與所述兩個(gè)開關(guān)控制輸出端相連，所述第二 NMOS管的漏極與所述第四PMOS管的漏極相連，并經(jīng)所述第二儲(chǔ)能電感與電源輸出端相連，源極與電池負(fù)極端相連，所述第二電容連接在所述電源輸出端和電池負(fù)極端之間，所述充電電流采樣電路還包括第二電阻，第二電壓跟隨器和第二采樣電容，所述第二電阻的一端與電池負(fù)極端相連，另一端與所述第六電流鏡的輸出端相連，并連接到所述第二電壓跟隨器的輸入端，所述第二采樣電容連接在所述第二電壓跟隨器的輸出端和電池負(fù)極端之間，所述第二電壓跟隨器的輸出端再順次連接第二低通濾波器和第二電壓電流轉(zhuǎn)換器，所述第二電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸出端作為所述放電電流采樣電路的輸出端。
[0017]所述充電電路可為多路，分別對(duì)應(yīng)的連接有多路充電電流采樣電路，各路充電電流采樣電路的所述充電電流信號(hào)經(jīng)疊加后，輸入到所述電流測量電路。
[0018]所述放電電路可為多路，分別對(duì)應(yīng)的連接有多路放電電流采樣電路，各路放電電流采樣電路的所述放電電流信號(hào)經(jīng)疊加后，輸入到所述電流測量電路。
[0019]本發(fā)明通過分別從充電電路采樣到的充電電流信號(hào)，從放電電路采樣到放電電流信號(hào)，將所述充電電流信號(hào)和放電電流信號(hào)做差，判斷電池處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，并獲得充電電流或放電電流，即流入或流出電池的電流，進(jìn)而可以根據(jù)電池開路電壓計(jì)算電池剩余電量。本發(fā)明無需采樣電阻即可準(zhǔn)確的檢測電池電流，有效降低了功耗和成本。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有的電池電量計(jì)量電路的原理圖；
[0021]圖2為通過試驗(yàn)記錄存儲(chǔ)的電壓-容量曲線；
[0022]圖3為本發(fā)明的原理框圖；
[0023]圖4為圖3中所述電流測量電路的原理圖；
[0024]圖5為圖3中采用線性模式的充電電路和充電電流采樣電路的原理圖；
[0025]圖6為圖3中采用開關(guān)模式的充電電路和充電電流采樣電路的原理圖；
[0026]圖7為圖3中采用線性模式的電源轉(zhuǎn)換電路和放電電流采樣電路的原理圖；
[0027]圖8為圖3中采用開關(guān)模式的電源轉(zhuǎn)換電路和放電電流采樣電路的原理圖；
[0028]圖9為采用圖6中實(shí)施方式的波形圖；
[0029]圖10為采用圖8中實(shí)施方式的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
加以詳細(xì)描述。
[0031]如圖