电池电压采集电路及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及电压采集技术领域，更具体地说，涉及电池电压采集电路及包含该电池电压采集电路的电子设备。


背景技术：

2.有些包含有电池的电子设备或者控制系统，需要采集电池电压进行显示，以提示用户及时更换电池，或者采集电池电压进行其它处理。目前，电池电池采集一般采用电阻分压后输入到mcu(microcontroller unit，微控制单元)进行模数转换，如图1所示；该电池电压采集电路中的分压电阻r1和r2由于一直连接在电池u两端，消耗电池u的电量，因此会缩短电池u的使用寿命，增加了维护成本；以及由于mcu的模数转换器为sar型，输入阻抗一般在1mω左右，因此，增大分压电阻会与输入阻抗进行分压，导致采集精度偏差增大。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出一种电池电压采集电路及包含该电池电压采集电路的电子设备，欲在不降低电压采集精度的情况下，延长电池使用寿命。
4.为了实现上述目的，现提出的方案如下：
5.第一方面，提供一种电池电压采集电路，包括：
6.连接在待测电池两端的电压采集模块，所述电压采集模块包括两个串联的分压电阻和开关，所述开关用于导通和断开所述待测电池与两个所述分压电阻组成的回路；以及，
7.模数转换引脚连接在两个所述分压电阻之间的mcu。
8.优选的，所述开关为：电子开关；
9.所述mcu的控制引脚连接所述电子开关的控制端。
10.优选的，所述电子开关，具体为：nmos管。
11.优选的，所述nmos管连接在两个所述分压电阻之间。
12.优选的，所述mcu，具体为：stm32。
13.优选的，所述stm32的控制引脚还与所述stm32的ft引脚连接，输出设置为开漏模式，所述stm32的控制引脚还通过上拉电阻接5v电源。
14.第二方面，提供一种电子设备，包括：
15.时钟芯片；
16.用于为所述时钟芯片供电的电池；以及，
17.如第一方面中的任意一种电池电压采集电路。
18.优选的，为所述mcu供电的电源还与所述时钟芯片的供电端连接；
19.所述电子设备还包括：
20.连接在为所述mcu供电的电源与所述时钟芯片的供电端之间的第一二极管，所述第一二极管的导通方向指向所述时钟芯片的供电端；以及，
21.连接在所述电池的正极与所述时钟芯片的供电端之间的第二二极管，所述第二二
极管的导通方向指向所述时钟芯片的供电端。
22.优选的，所述mcu还与所述时钟芯片通信连接。
23.与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：
24.上述技术方案提供的一种电池电压采集电路及包含该电池电压采集电路的电子设备，电池电压采集电路包括电压采集模块和mcu，电压采集模块包括开关和分压电阻，开关连接在分压电阻和待测电池组成的回路中；控制开关的通断，来控制分压电阻和待测电池组成的回路的导通和断开。这样在不需要采集电池电压时，就可以控制分压电阻和待测电池组成的回路的断开，不消耗电池的电量，延长了电池使用寿命；且没有通过增大分压电阻的电阻形式来降低电池电量消耗，因此也没有降低电压采集精度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为现有技术中的一种电池电压采集电路的结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例提供的一种电池电压采集电路的结构示意图；
28.图3为本实用新型实施例提供的另一种电池电压采集电路的结构示意图；
29.图4为nmos管的rds(on)与vgs的关系曲线；
30.图5为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
32.本实用新型提供了一种电池电压采集电路，包括mcu和连接在待测电池两端的电压采集模块。电压采集模块包括两个串联的分压电阻和开关；开关用于导通和断开待测电池与两个分压电阻组成的回路；mcu的模数转换引脚连接在两个分压电阻之间。这样在不需要采集电池电压时，就可以控制分压电阻和待测电池组成的回路的断开，不消耗电池的电量，延长了电池使用寿命。
33.开关具体可以设置在两个分压电阻之间，还可以设置在分压电阻与电池的正极之间，也可以设置在分压电阻与地之间，此次不做具体限定，均在本实用新型的保护范围内。开关可以采用手动开关，也可以采用电子开关。手动开关具体可以是刀闸开关等，当需要采集电池电压时，用户控制手动开关闭合，当不需要采集电池电压时，用户控制手动开关断开。电子开关可以采用mos管或继电器等，mcu的控制引脚连接电子开关的控制端，用于控制电子开关的导通和断开。
34.参见图2，为本实施例提供的一种电池电压采集电路。该电池电压采集电路包括两个分压电阻，即第一分压电阻r1和第二分压电阻r2。本实施中的电子开关采用nmos管q，相
比于采用继电器，占用空间较小。且nmos管q连接在两个分压电阻之间。具体的，第一分压电阻r1的一端连接待测电池u的正极，第一分压电阻r1的另一端连接nmos管q的漏极。第二分压电阻r2的一端连接待测电池u的负极，第二分压电阻r2的另一端连接nmos管q的源极。nmos管q的栅极连接mcu的控制引脚ct。mcu的模数转换引脚aio连接nmos管q的源极。mcu的引脚vcc和引脚vssa均连接电源电压vcc。
35.图2示出的电池电压采集电路的工作原理为：当mcu的控制引脚ct输出低电平时，nmos管q截止，第一分压电阻r1、第二分压电阻r2与待测电池u组成的回路断开，这样两个分压电阻均不消耗电池电量；当mcu的控制引脚ct输出高电平时，nmos管q导通，第一分压电阻r1、第二分压电阻r2与待测电池u组成的回路导通，第二分压电阻r2的两端电压通过模数转换引脚aio输入到mcu中的模数转换器中，进行模数转换。电池电压与第二分压电阻r2的两端电压之间存在固定的比例关系，因此通过采集第二分压电阻r2的两端电压，实现了电池电压的采集。
36.在一个具体实施例中，mcu具体为stm32。参见图3，为mcu采用stm32时的电路图。stm32的控制引脚ct还与stm32的ft引脚连接(未示出)，输出设置为开漏模式；stm32的控制引脚ct还通过上拉电阻r3接5v电源。本实施例中待测电池u的电压为3.6v，nmos管q具体采用2n7002k，采用阻值为47kω的第一分压电阻r1，采用阻值为15kω的第二分压电阻r2，采用阻值为10kω的上拉电阻r3。
37.stm32的控制引脚ct输出逻辑0时，相当于stm32的内部地与控制引脚ct连接，5v电源经过上拉电阻r3、控制引脚ct与stm32内部地形成通路，因此，nmos管的栅极为0v，nmos管q截止，第一分压电阻r1、第二分压电阻r2与待测电池u组成的回路断开，这样两个分压电阻均不消耗电池电量；当系统断电时，nmos管q的栅极为低电平，nmos管截止，也不消耗电池电量。stm32的控制引脚ct输出逻辑1时，由于开漏模式的特性，控制引脚ct为高阻状态，相当于开路状态，此时5v电源直接加载nmos管的栅极，栅极电压5v，因此nmos管导通，stm32的模数转换引脚aio电压vad以及nmos管q的栅极相对于源极的电压vgs数据如下：
38.vad＝3.6
×
15/(47+15)＝0.87v
39.vgs＝5
‑
0.87＝4.13v
40.由图4的nmos管的漏源通态电阻rds(on)与栅极相对于源极的电压vgs关系曲线可以看出，nmos管q处于导通状态时，不同的温度以及不同的vgs对应不同的rds(on)，但是当vgs大于3v时，无论温度多少rds(on)都在个位数，相比于在kω级别的第一分压电阻r1和第二分压电阻r2，可以忽略不计，因此可以正常采集电池电压。
41.本实用新型还提供了一种电子设备。该电子设备包括：时钟芯片、电池、电压采集模块和mcu。电池用于为时钟芯片供电，电池即为待测电池，电压采集模块连接在电池两端。电压采集模块包括两个串联的分压电阻和开关，开关用于导通和断开待测电池与两个分压电阻组成的回路；mcu的模数转换引脚连接在两个分压电阻之间。这样在不需要采集电池电压时，就可以控制分压电阻和待测电池组成的回路的断开，不消耗电池的电量，延长了电池使用寿命。
42.开关具体可以设置在两个分压电阻之间，还可以设置在分压电阻与电池的正极之间，也可以设置在分压电阻与地之间，此次不做具体限定，均在本实用新型的保护范围内。开关可以采用手动开关，也可以采用电子开关。手动开关具体可以是刀闸开关等，当需要采
集电池电压时，用户控制手动开关闭合，当不需要采集电池电压时，用户控制手动开关断开。电子开关可以采用mos管或继电器等，mcu的控制引脚连接电子开关的控制端，用于控制电子开关的导通和断开。
43.参见图5，为本实施例提供的一种电子设备。为stm32供电的电源vcc还与时钟芯片的供电端vcc连接；且在为stm32供电的电源vcc与时钟芯片的供电端vcc之间还连接第一二极管d1，第一二极管d1的导通方向指向时钟芯片的供电端vcc。以及在电池u的正极与时钟芯片的供电端vcc之间连接第二二极管d2，第二二极管d2的导通方向指向时钟芯片的供电端vcc。mcu还与时钟芯片通信连接，本实施例中mcu与时钟芯片采用的是i2c接口连接，当然也可以采用其他通信连接方式，此次不做具体限定，均在本实用新型的保护范围内。电压采集模块具体如图3示出的一样，此处不再赘述。
44.对于图2、3和5中的各个电阻，仅是实例性的给出一种可选形式，在实际应用中，各个电阻不仅可以是单个电阻，还可以根据实际需求，分别采用多个电阻串联、多个电阻并联或者多个电阻串并组合的方式替换图2、3和5所示实施例中的各个电阻，此次不做具体限定，均在本实用新型的保护范围内。
45.在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。
46.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
47.对实用新型所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。