一种电压检测电路及电压测量方法与流程

本发明涉及电路领域，具体涉及一种电压检测电路及电压测量方法。

背景技术：

单节锂电池可以直接给单片机供电，当用户使用单节锂电池进行供电时，为了及时观察锂电池的剩余电量以便采取相应措施，需要对锂电池的电压进行检测。如在一些便携式发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)灯具中可以通过对锂电池的电压进行检测，从而可以在锂电池剩余电量不足时及时更换锂电池。

目前，对锂电池电压的检测主要是通过两个分压电阻来对对锂电池的电压进行采样，从而计算得到锂电池的电压并估计剩余电量，但是利用该方法检测锂电池的电压时，需要在原有的电路中接入两个分压电阻来计算，并且分压电阻是直接接在电池上，没有关断措施，所以即使是在LED灯具不工作的状态下，依然有电流流过这两个分压电阻，造成待机电流大，资源浪费，从而需要一种更为简便地检测锂电池电压的方法。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电压检测电路及电压测量方法，以期可以更简便地检测锂电池的电压。

本发明实施例第一方面提供一种电压检测电路，包括：

参考电压发生电路和单片机；

所述参考电压发生电路的输出端与所述单片机的基准电压输入引脚连接，所述参考电压发生电路的供电端接工作电压，其中，所述参考电压发生电路用于给所述单片机提供参考电压，并将所述参考电压通过所述输出端输出到所述单片机；

所述单片机的电源引脚接电源电压，所述单片机用于通过检测所述单片机的带隙电压，并利用所述带隙电压与电源电压之间的关系表达式计算所述电源 电压。

其中，所述参考电压发生电路包括电阻和稳压源，所述稳压源的控制端和所述稳压源的取样端连接，并与所述电阻的一端连接，所述稳压源的地引脚接地，所述电阻的另一端接输入电压，所述稳压源的取样端为所述参考电压发生电路的输出端。

其中，所述单片机的型号为HT66F006，所述单片机的基准电压输入引脚与所述稳压源的取样端连接，所述单片机的电源引脚接电源电压，所述单片机的地引脚接地。

其中，所述单片机的第五输入输出引脚与所述参考电压发生电路的电压输入端连接，用于利用所述单片机的第五输入输出引脚为所述参考电压发生电路提供工作电压。

其中，所述参考电压发生电路的电压输入端接电源电压。

其中，所述稳压源的型号为TL431。

本发明实施例第一方面提供一种电压测量方法，应用于本发明实施例第一方面提供的电压检测电路，包括：

检测所述单片机的所述内部带隙电压；

根据所述内部带隙电压与所述电源电压的关系表达式计算所述电源电压。

其中，所述内部带隙电压与所述电源电压的关系表达式为线性表达式y＝kx+b。

其中，所述检测单片机内部带隙电压之前，所述方法还包括：

确定所述内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式y＝kx+b。

其中，所述确定所述内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式y＝kx+b，包括：

分别采集两次不同的参考电源电压以及所述两次不同的参考电源电压分别对应的参考内部带隙电压；

利用所述两次不同的参考电源电压与所述参考内部带隙电压确定所述内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式y＝kx+b。本发明通过单片机检测单片机的内部带隙电压，再基于参考电压，并根据该内部带隙电压和电源电压之间的线性关系计算得到电源电压，由于是通过单片机内部的带隙电压计算电源电压，所以在LED灯具不工作时，单片机处于休眠状态。从而可以减少额外的电源电 压检测电路以及其带来的功耗，检测方便，节约资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电压检测电路的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电压检测电路的第二实施例的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电压检测电路的第三实施例的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的电压测量方法的第一实施例的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的电压测量方法的第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电压检测电路及电压测量方法，以期可以更简便地检测锂电池的电压。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先参见图1，图1是本发明实施例提供的电压检测电路的第一实施例的结构示意图。其中，如图1所示，本发明第一实施例提供的电压检测电路可以包括：

参考电压发生电路1和单片机2；

其中，所述参考电压发生电路1的输出端与所述单片机2的基准电压输入引脚连接，所述参考电压发生电路1的供电端接工作电压，其中，所述参考电压发生电路1用于给所述单片机2提供参考电压，并将所述参考电压通过所述输出端输出到所述单片机2；

所述单片机2的电源引脚接电源电压，所述单片机2用于通过检测所述单片机2的带隙电压，并利用所述带隙电压与电源电压之间的关系表达式计算所述电源电压。

其中，参考电压发生电路1可以产生一标准电压，从而与单片机2的基准电压输入引脚连接，用于给单片机2提供参考电压，从而使整个电压检测电路的电压检测更为准确。

其中，带隙电压为单片机2工作后，即可检测到的一内部电压，该带隙电压与单片机2的电源电压之间呈线性关系，所以在本发明实施例中，可在单片机2工作时根据该带隙电压在一般环境温度下(-20℃～+40℃)跟单片机的电源电压近似线性特性来检测单节锂电池的电压。

在本发明实施例中，单片机2的供电端接工作电压，也即需要测量的电源电压。

可选地，在本发明的一些可能实施方式中，在单片机2的供电端和电源电压接入引脚的公共节点处接电容的一端，电容的另一端接地，用于给单片机2提供稳定的输入电压。

优选地，在本发明的一些可能的实施方式中，上述电容的值可以为147微法。

在本发明实施例中，当电路接通后，电路开始工作，单片机2检测内部带隙电压，并基于参考电压发生电路1提供的参考电压对该带隙电压进行标准化，再根据带隙电压和电源电压之间的线性关系，检测得到两组带隙电压和电源电压，即可计算得到带隙电压和电源电压的准备的线性表达式，从而可在后续利用该表达式在任何时刻通过检测带隙电压计算得到该时刻的电源电压。利用该方法，可直接在单片机内部检测带隙电压从而计算电源电压，从而可以不用接额外的电源电压检测电路即可得到单片机的电源电压。由于是通过单片机内部的带隙电压计算电源电压，所以在LED灯具不工作时，单片机处于休眠状态， 减少额外的电压检测电路带来的功耗，检测方便，节约资源。

本发明通过单片机检测单片机的内部带隙电压，再基于参考电压，并根据该内部带隙电压和电源电压之间的线性关系计算得到电源电压，由于是通过单片机内部的带隙电压计算电源电压，所以在LED灯具不工作时，单片机处于休眠状态。从而可以减少额外的电源电压检测电路以及其带来的功耗，检测方便，节约资源。

参见图2，图2是本发明实施例提供的电压检测电路的第二实施例的结构示意图。其中，如图2所示，图2是图1所示的电压检测电路的更为具体的描述，如图2所示：

所述参考电压发生电路1包括电阻11和稳压源12，所述稳压源12的控制端和所述稳压源12的取样端连接，并与所述电阻11的一端连接，所述稳压源12的地引脚接地，所述电阻11的另一端接输入电压，所述稳压源12的取样端为所述参考电压发生电路1的输出端。

可选地，在本发明的一些可能的实施方式中，用于给参考电压发生电路1提供电压输入的电阻11的一端可接一电池。

优选地，在本发明的另一些可能的实施方式中，用于给参考电压发生电路1提供电压输入的电阻11的一端也可由单片机的一引脚提供，从而可以节约额外的电源输入。

优选地，在本发明的一些可能的实施方式中，电阻11的阻值为1千欧姆。

本发明实施例中通过利用稳压源12实现参考电压发生电路1的功能，从而给单片机2提供标准电压。

参见图3，图3是本发明实施例提供的电压检测电路的第三实施例的结构示意图。其中，如图3所示，图3是图2所示的电压检测电路的更为具体的描述，如图3所示：

所述单片机2的型号为HT66F006，所述单片机2的基准电压输入引脚与所述稳压源的取样端连接，所述单片机2的电源引脚接电源电压，所述单片机2的地引脚接地。

所述单片机2的第五输入输出引脚与所述参考电压发生电路1的电压输入端连接，用于利用所述单片机2的第五输入输出引脚为所述参考电压发生电路1提供工作电压。

所述稳压源12的型号为TL431。

在本发明实施例中，利用单片机2的第五输入输出引脚给参考电压发生电路1提供稳定电压，从而可以省去了给参考电压发生电路1接额外的供电电源。

本发明实施例利用TL431稳压源给HT66F006单片机的基准电压输入引脚提供基准电压，并利用HT66F006单片机的第五输入输出引脚给参考电压发生电路1提供工作电压，从而可以使HT66F006单片机基于该基准电压进行电压检测，以及可以简便地利用单片机给参考电压发生电路1提供工作电压，从而电压检测电路可在该连接下进行电压检测。

参见图4，图4是本发明实施例提供的电压测量方法的第一实施例的流程示意图。其中，图4所示的电压测量方法应用于图1至图3所示的电压检测电路，具体地，在图1至图3所示的电压检测电路的单片机中实现，如图4所示，本发明实施例提供的电压测量方法可以包括：

S401、检测单片机内部带隙电压。

在本发明实施例中，可以基于上述电压检测电路由单片机检测其内部带隙电压。

具体地，检测单片机的内部带隙电压后，基于基准电压得到标准的内部带隙电压值并将该值经过ADC(模数转换)转换成一数字值。

S402、根据内部带隙电压与电源电压的关系表达式计算电源电压。

在本发明实施例中，内部带隙电压与电源电压的关系表达式为线性表达式y＝kx+b，所以可以理解，对于线性表达式来说，可以通过两组带隙电压与电源电压的数值即可计算该表达式中的参数，即确定出准确的表达式，从而后续可再利用该确定表达在计算得到内部带隙电压后计算电源电压的值。

可以看出，本实施例的方案中，通过检测单片机内部带隙电压，再根据该内部带隙电压与电压电压的关系表达式计算电源电压，从而不需要额外的电压检测电路即可实现对电路的电源电压的检测，可以减少额外的电源电压检测电路以及其带来的功耗，检测方便，节约资源。

可选地，在本发明的一些可能的实施方式中，所述检测单片机内部带隙电压之前，所述方法还包括：

确定所述内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式y＝kx+b。

可以理解，需要在确定出来内部带隙电压与电源电压的线性表达式才能通 过检测到的单片机内部带隙电压计算得到电源电压。

可选地，在本发明的一些可能的实施方式中，所述确定所述内部带隙电压与所述电源电压的关系表达式y＝kx+b，包括：

分别采集两次不同的所述内部带隙电压值与所述电源电压值；

利用所述两次不同的所述内部带隙电压值与所述电源电压值以及所述线性表达式y＝kx+b，确定所述内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式。

可以理解，对于线性表达式，可以通过两组内部带隙电压的值与电压电压的值来确定该表达式，从而在确定出来该表达式后即可利用该表达式计算电源电压。

可选地，在本发明的一些可能的实施方式中，对于采集到的内部带隙电压以及电源电压需要根据标准电压进行转换，并通过ADC转换得到一数值进行计算。

参见图5，图5是本发明实施例提供的电压测量方法的第二实施例的流程示意图。其中，图5所示的电压测量方法应用于图1至图3所示的电压检测电路，具体地，在图1至图3所示的电压检测电路的单片机中实现，如图5所示，本发明实施例提供的电压测量方法可以包括：

S501、分别采集两次不同的参考电源电压以及参考电源电压分别对应的参考内部带隙电压。

具体地，在本发明实施例中，使用TL431作为AD采样的参考电压。因为如果采用常用的电池电压采样电路，会增加待机电流，增加最小待机电流：I＝(3.0V/200K)＝15uA，增加最大待机电流：I＝(4.2V/200K)＝21uA，导致单节锂电池供电的电路板待机电流会增大15uA-20uA。

S502、利用两次不同的参考电源电压与参考内部带隙电压确定该内部带隙电压与电源电压的线性表达式y＝kx+b。

具体地，在本发明实施例中，采用图3的TL431作为AD采样的参考电压，再采用高精度的直流稳压源作为单片机的电源电压，测量出2次不同VCC值情况下带隙电压的ADC转换值，通过2次测量可计算出单片机的电源电压与单片机带隙电压之间的线性表达式。

例如，使用精准直流电压源给单片机供电2.7V，单片机AD采样得到的带隙电压为1.241V，使用精准直流电压源给单片机供电5.5V，单片机AD采样得 到的带隙电压为1.255V。根据y＝kx+b可以得到2个等式：

1.241k+b＝2.7；

1.255k+b＝5.5。

根据这2个等式，得到k＝200,b＝-245.5，从而可确定出来单片机内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式为y＝200x-245.5。

S503、检测单片机内部带隙电压。

具体地，在确定出单片机内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式y＝200x-245.5后，再接单节锂电池直接单片机供电，并检测此时单片机的内部带隙电压经过转换后的值。

S504、根据该内部带隙电压与电源电压的关系表达式y＝kx+b计算电源电压。

具体地，举例说明，在确定出单片机内部带隙电压与所述电源电压的线性表达式y＝200x-245.5后，单片机再采样得到带隙电压为1.248V，则可以算出单节锂电池电压为4.1V。

可以看出，本实施例的方案中，通过检测单片机内部带隙电压，再根据该内部带隙电压与电压电压的关系表达式计算电源电压，从而不需要额外的电压检测电路即可实现对电路的电源电压的检测，可以减少额外的电源电压检测电路以及其带来的功耗，检测方便，节约资源。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。