具有电池电流检测电路的充放电控制装置的制造方法

文档序号:8924630
具有电池电流检测电路的充放电控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有电池电流检测电路的充放电控制装置。
【背景技术】
[0002]在使用充电电池的电子、电器产品中,通常具有一个充放电控制装置,其中,包括用于向电池充入电能的充电电路和用于将电池的电能输出供其负载或其他电路工作的放电电路(或供电电路),在传统的充放电控制装置中,一般是通过电压测量电路、电流测量电路来分别采样电池电压、电池电流,进而计算电池电量。
[0003]如图1所示,为现有技术中具有电压测量电路和电流测量电路的充放电控制装置的原理图。在进行电压采样检测时,将待测电池(图中虚线框内的部分)等效为一个电容Cb和与之串联的等效串联电阻Resrl和Resr2。该电容模型具有一定的电压-容量曲线,如图2中所示,为通过试验记录存储的电压-容量曲线。经过所述电压测量电路测量该等效电容Cb上的电压,通过查询电压-容量曲线即可得到剩余电量信息。所述电压测量电路跨接在所述BATP端和BATN端之间,采用这种方式一般只能测量到BATP端和BATN端之间的电压VBAT,再通过测量流经电池的电流IBAT,根据设定的等效串联电阻来计算CP端和CN端之间的电压。假设Resrl和Resr2的电阻值之和为R_Resr,则CP端和CN端之间的电压VCb = VBAT-R_ResrXIBATo
[0004]而要获得所述流经电池的电流IBAT,则一般是利用电流测量电路,在电池上串联一个精密电阻Rs,通过此精密电阻Rs上的电压来计算电池电流IBAT。这种电路会导致无论是充电电流还是放电电流(供电电流)都流经Rs,消耗了能量,降低系统效率。同时该电阻为了承受大电流下的较大热量,还需是散热能量较强的功率电阻,由于这种电阻自身成本较高,也导致了系统本身成本的增加。

【发明内容】

[0005]本发明克服了上述缺点,提供了一种测量准确,功耗较低的具有电池电流检测电路的充放电控制装置。
[0006]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种具有电池电流检测电路的充放电控制装置,包括用于向电池充入电能的充电电路和用于将电池的电能输出的放电电路,所述电池电流检测电路包括充电电流采样电路、放电电流采样电路和电流测量电路,
[0007]所述充电电流采样电路,其输入端与所述充电电路相连,输出端与所述电流测量电路相连,用于采样流经所述充电电路的电流,获得充电电流信号;
[0008]所述放电电流采样电路,其输入端与所述放电电路相连,输出端与所述电流测量电路相连,用于采样流经所述放电电路的电流,获得放电电流信号;
[0009]所述电流测量电路,其输入端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连,用于将所述放电电流信号与所述充电电流信号做差,差值为正数时,获得电池放电状态下的放电电流,差值为负数时,获得电池充电状态下的充电电流。
[0010]所述电流测量电路可包括模数转换单元和处理单元,所述模数转换单元的输入端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连,用于将所述充电电流信号和放电电流信号分别转换为数字信号,所述处理单元的输入端与所述模数转换单元的输出端相连,用于将所述表征充电电流信号和放电电流信号的数字信号进行做差计算,获得所述放电电流或充电电流。
[0011]所述充电电路可包括充电控制模块和第一 PMOS管,所述第一 PMOS管的栅极与所述充电控制模块的输出端相连,源极与电源输入端相连,所述充电电流采样电路可包括第二 PMOS管,所述第二 PMOS管与所述第一 PMOS管的构成第一电流镜,所述充电电流采样电路还包括第二电流镜、第三电流镜和第一运算放大器,所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜依次连接,所述第一运算放大器的两输入端分别与所述第一 PMOS管的漏极和第二PMOS管的漏极相连,输出端与所述第二电流镜的共栅极相连,所述第二电流镜的共源极与电池负极端相连,所述第三电流镜共源极与第一电流镜的共源极相连接;
[0012]当所述充电控制模块采用具有一个线性控制输出端的恒流/恒压控制模块时,所述第一 PMOS管的栅极与所述线性控制输出端相连,漏极与电池正极端相连,所述第三电流镜的输出端为所述充电电流米样电路的输出端,
[0013]当所述充电控制模块采用具有两个开关控制输出端的恒流/恒压控制模块时,所述充电电路还包括第一 NMOS管、第一储能电感和第一电容,所述第一 PMOS管的栅极和第一NMOS管的栅极分别与所述两个开关控制输出端相连,所述第一 NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极相连,并经所述第一储能电感与电池正极端相连,源极与电池负极端相连,所述第一电容连接在所述电池正极端和负极端之间,所述充电电流采样电路还包括第一电阻,第一电压跟随器,第一米样电容和一个米样开关,所述第一电阻的一端与电池负极端相连,另一端与所述第三电流镜的输出端相连,并连接到所述第一电压跟随器的输入端,所述第一电压跟随器的输入端与所述采样开关的输入端相连,所述第一采样电容连接在所述采样开关的输出端和电池负极端之间,所述第一 PMOS管的栅极经一个反相器连接到所述采样开关的控制端,所述采样开关的输出端再顺次连接第一低通滤波器和第一电压电流转换器,所述第一电压电流转换器的输出端作为所述充电电流米样电路的输出端。
[0014]所述放电电路可包括放电控制模块和第四PMOS管,所述第四PMOS管的栅极与所述放电控制模块的输出端相连,源极与电池正极端相连,所述放电电流采样电路可包括第五PMOS管,所述第五PMOS管与所述第四PMOS管的构成第四电流镜,所述放电电流采样电路还包括第五电流镜、第六电流镜和第二运算放大器,所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接,所述第二运算放大器的两输入端分别与所述第四PMOS管的漏极和第五PMOS管的漏极相连,输出端与所述第五电流镜的共栅极相连,所述第五电流镜的共源极与电池负极端相连,所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极相连接;
[0015]当所述放电控制模块采用具有一个线性控制输出端的电压调节器时,所述第四PMOS管的栅极与所述线性控制输出端相连,漏极与电源输出端相连,所述第六电流镜的输出端为所述放电电流采样电路的输出端,
[0016]当所述放电控制模块采用具有两个开关控制输出端的降压型直流-直流转换器时,所述放电电路还包括第二 NMOS管、第二储能电感和第二电容,所述第四PMOS管的栅极和第二 NMOS管的栅极分别与所述两个开关控制输出端相连,所述第二 NMOS管的漏极与所述第四PMOS管的漏极相连,并经所述第二储能电感与电源输出端相连,源极与电池负极端相连,所述第二电容连接在所述电源输出端和电池负极端之间,所述充电电流采样电路还包括第二电阻,第二电压跟随器和第二采样电容,所述第二电阻的一端与电池负极端相连,另一端与所述第六电流镜的输出端相连,并连接到所述第二电压跟随器的输入端,所述第二采样电容连接在所述第二电压跟随器的输出端和电池负极端之间,所述第二电压跟随器的输出端再顺次连接第二低通滤波器和第二电压电流转换器,所述第二电压电流转换器的输出端作为所述放电电流采样电路的输出端。
[0017]所述充电电路可为多路,分别对应的连接有多路充电电流采样电路,各路充电电流采样电路的所述充电电流信号经叠加后,输入到所述电流测量电路。
[0018]所述放电电路可为多路,分别对应的连接有多路放电电流采样电路,各路放电电流采样电路的所述放电电流信号经叠加后,输入到所述电流测量电路。
[0019]本发明通过分别从充电电路采样到的充电电流信号,从放电电路采样到放电电流信号,将所述充电电流信号和放电电流信号做差,判断电池处于充电状态还是放电状态,并获得充电电流或放电电流,即流入或流出电池的电流,进而可以根据电池开路电压计算电池剩余电量。本发明无需采样电阻即可准确的检测电池电流,有效降低了功耗和成本。
【附图说明】
[0020]图1为现有的电池电量计量电路的原理图;
[0021]图2为通过试验记录存储的电压-容量曲线;
[0022]图3为本发明的原理框图;
[0023]图4为图3中所述电流测量电路的原理图;
[0024]图5为图3中采用线性模式的充电电路和充电电流采样电路的原理图;
[0025]图6为图3中采用开关模式的充电电路和充电电流采样电路的原理图;
[0026]图7为图3中采用线性模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图;
[0027]图8为图3中采用开关模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图;
[0028]图9为采用图6中实施方式的波形图;
[0029]图10为采用图8中实施方式的波形图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合【具体实施方式】,对本
【发明内容】
加以详细描述。
[0031]如图
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