专利名称：检测电池电压的开关电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电性能的测量电路，尤其涉及测试电池电参数的电路， 特别是涉及用于检测手持电子设备内置电池电压的开关电路。
背景技术：
现有技术便携式电子设备的电池电压检测电路中，经常用电阻分压来降 低被检测电池电压的幅度，以便满足检测电路有限的输入范围。为了保证比较高的电池电 压检测精度和结果的可信度，一般使用较小(几十千欧以内)的电阻组成分压电路。但是 如果低阻值的分压电路长期接在被检测电池上，势必造成该电池的长期漏电，降低电池的 使用效率及造成能源浪费，因此对于电池供电的手持式电子设备，电路设计时必须考虑节 省每一点电流。为了克服检测电路中的漏电现象，现有技术电池电压检测电路设计中，用于电压 检测的电阻分压器一般都会用一个PNP晶体管或P沟道MOS场效应管控制，使之只在需要 时才接通所述用于电压检测的电阻分压器。参见图2，是现有技术使用PNP晶体管做开关元件用于电池电压检测的开关电路。 PNP晶体管虽然价格便宜，但是其导通原理决定了其饱和压降是一个与制作工艺、环境温 度、基极电流等多种因素相关的函数，一般会带来至少数十毫伏的误差，所以只能用在精度 要求低的电池电压检测开关电路中。参见图3，是现有技术使用P沟道MOS场效应管做开关元件用于电池电压检测的开 关电路。P沟道MOS场效应管是一个理想的电阻性导通的开关元件，虽然其导通电阻会随 温度的升高而升高，但是因为其导通电阻远远小于电阻分压器的阻值，所以其导通电阻的 变化导致检测电压的误差微乎其微，一般仅在万分之一以下。但是，由于硅半导体工艺的限 制，一般P沟道MOS场效应管的成本比相同参数的N沟道MOS场效应管贵很多，同时，由于 使用量少所以市场采购也比较困难。同时，以上两个现有技术方案都需要一个NPN晶体管进行电平转换，将较低的逻 辑控制电压转换为较高的电池电压，也增加了产品生产的成本。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处 而提供一种检测电池电压的开关电路，解决现有技术方案市场采购困难和制造成本较高的 问题。本实用新型为解决上述技术问题而提出的技术方案是提供一种检测电池电压的 开关电路，用于手持电子设备检测内置电池的电压，所述检测内置电池电压的开关电路包 括跨接在被检测电池正负极上的至少由两个电阻Rl、R2组成的分压电路，以及逻辑控制电 路和电压检测电路，还在所述由电阻Rl和R2组的分压电路中点串联一个N沟道MOS场效 应管Ql，该场效应管Ql的漏极d连接电阻Rl，其源极s接电阻R2，并以此连接点的电压为 所述内置电池电压的模拟量输入所述电压检测电路，而该场效应管Ql的栅极g通过阻尼电 阻R3连接逻辑控制电路。当所述逻辑控制电路输出高电平时，所述N沟道MOS场效应管Ql导通，所述分压 电路接通，电压检测电路工作；当该逻辑控制电路输出低电平时，所述N沟道MOS场效应管 Ql截止，该分压电路于是断开，不再消耗电池能量，电压检测电路也停止了工作。[0010]所述N沟道MOS场效应管Ql采用零电压夹断、导通电压低于1. 5V的增强型普通 场效应管。该N沟道MOS场效应管Ql的阻尼电阻R3的取值只要在实际环境中保证场效应 管不振铃即可，可在1千欧到100千欧之间。所述分压电阻Rl和R2根据检测精度要求使用高精度电阻，其精度至少是士 1 %。同现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于相比采用PNP双极晶体管开关 更准确、可靠；与P-MOS场效应管开关相比成本更低廉。同时，省去了作为电平转换的NPN 双极型晶体管，降低了生产成本。
图1是本实用新型检测电池电压的开关电路优选实施例的原理电路图；图2是现有技术用PNP晶体管做开关元件的用于电池电压检测开关电路的原理 图；图3是现有技术用P沟道MOS场效应管做开关元件的用于电池电压检测开关电路 的原理图。
具体实施方式
下面，结合附图所示之优选实施例进一步详述本发明。参见图1，本实用新型的优选实例是提供一种检测电池电压的开关电路，用于手 持电子设备检测内置电池的电压，所述检测内置电池电压的开关电路包括跨接在被检测电 池正负极上的至少由两个电阻Rl、R2组成的分压电路，以及逻辑控制电路和电压检测电 路，还在所述由电阻Rl和R2组的分压电路中点串联一个N沟道MOS场效应管Ql，该场效应 管Ql的漏极d连接电阻R1，其源极s接电阻R2，并以此连接点的电压为所述内置电池电压 的模拟量输入所述电压检测电路，而该场效应管Ql的栅极g通过阻尼电阻R3连接逻辑控 制电路。当所述逻辑控制电路输出高电平时，所述N沟道MOS场效应管Ql导通，所述分压 电路接通，电压检测电路工作；当该逻辑控制电路输出低电平时，所述N沟道MOS场效应管 Ql截止，该分压电路于是断开，不再消耗电池能量，电压检测电路也停止了工作。所述N沟道MOS场效应管Ql采用零电压夹断、导通电压低于1. 5V的增强型普通 场效应管。该N沟道MOS场效应管Ql的阻尼电阻R3的取值只要在实际环境中保证场效应 管不振铃即可，可在1千欧到100千欧之间。所述分压电阻Rl和R2根据检测精度要求使用高精度电阻，阻值精度至少是 士 1%。 参见图1，本实施例以电池电压为3. 3 4. 2V的锂离子电池电压的检测电路为例， 并假定逻辑控制信号高电平最低为2. 7V、低电平最高为0. 5V，上分压电阻Rl为30千欧，下 分压电阻R2为10千欧，MOS场效应管的开启与关闭电压分别为1.5V和0. 5V，来说明本技 术方案的工作原理。当通过阻尼电阻R3接在N沟道MOS场效应管Ql栅极的控制电压为小于0. 5V的 低电平时，N沟道MOS场效应管Ql截止，整个分压电路没有电流通过，防止了电池漏电。当通过阻尼电阻R3接在N沟道MOS场效应管Ql栅极的控制电压为高于2. 7V的 高电平时，N沟道MOS场效应管Ql导通，分压电路接通。由于上分压电阻Rl阻值为30K，下 分压电阻R2阻值为10K，并且N沟道场效应管的导通电阻远远小于分压电阻，忽略MOS场效 应管的压降(即认为Vds 0V)，3. 3 4. 2V的电池电压经过分压后在MOS场效应管的源 极和栅极的电位仅为[0024]Vs = Vdetect = R2* (3. 3 4. 2V) / (R1+R2) = 10* (3. 3 4. 2V) /40 = 0. 825 1. 05V所以，Vgs= V (logic high) -Vdetect 彡 2. 7V- (0. 825 1. 05V) = 1. 875 1. 65V可见，当控制电压为2.7V的高电平时，N沟道MOS场效应管Ql的栅源电压为 1. 875 1. 65V，大于1. 5V的导通开启电压要求，说明本电路可以正常工作。实际应用中，对于3. 3V的电源电压，CMOS工艺的控制系统输出的高电平一般都达 到3. 2V，低电平达到0. IV，可以保证本电路在各种外部环境下可靠地工作；对于5. OV的控 制系统电源电压，一般只要保证低电平输出低于0. 4V，本电路就可以可靠工作；但对于高 电平输出低于2. 7V的系统，为安全考虑，建议通过电平转换电路将输出高电平提高到2. 7V 以上，同时保证输出低电平维持在0. 4V以下，以保证本电路工作的可靠性。至于N沟道MOS场效应管Ql的选型，建议都使用增强型金属_氧化物_半导体结 构的普通场效应管；要求其导通与截止电压分别为1. 5V以上和0. 5V以下；本场效应管导 通电阻的选择取决于分压电阻的取值和检测精度的要求，分压电阻的取值越低，或者检测 精度要求越高，就要求本场效应管导通电阻越低。作为一个简单指示剩余电量的实施例，N沟道MOS场效应管Ql可选用常见的 2N7002，对于标称3. 6 3. 7V的锂离子电池，上分压电阻Rl取精度的30千欧电阻，下 分压电阻R2取精度的10千欧电阻即可，栅极串联阻尼电阻R3精度无要求，取值推荐在 1千欧到100千欧之间。上述过程为本实用新型优选实现过程，本领域的技术人员在本发明基础上进行的 通常变化和替代包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种检测电池电压的开关电路，用于手持电子设备检测内置电池的电压，所述检测 内置电池电压的开关电路包括跨接在被检测电池正负极上的至少由两个电阻Rl、R2组成 的分压电路，以及逻辑控制电路和电压检测电路，其特征在于还在所述由电阻Rl和R2组的分压电路中点串联一个N沟道MOS场效应管Ql，该场效 应管Ql的漏极d连接电阻R1，其源极s接电阻R2，并以此连接点的电压为所述内置电池电 压的模拟量输入所述电压检测电路，而该场效应管Ql的栅极g通过阻尼电阻R3连接逻辑 控制电路；当所述逻辑控制电路输出高电平时，所述N沟道MOS场效应管Ql导通，所述分压电路 接通，电压检测电路工作；当该逻辑控制电路输出低电平时，所述N沟道MOS场效应管Ql截 止，该分压电路于是断开，不再消耗电池能量，电压检测电路也停止了工作。
2.按照权利1所述检测电池电压的开关电路，其特征在于所述N沟道MOS场效应管Ql采用零电压夹断、导通电压低于1. 5V的增强型普通场效应管。
3.按照权利要求1或2所述检测电池电压的开关电路，其特征在于 所述N沟道MOS场效应管Ql的阻尼电阻R3的取值为IK Ω 100Κ Ω。
4.按照权利要求1或2所述检测电池电压的开关电路，其特征在于所述分压电阻Rl和R2根据检测精度要求使用高精度电阻，其精度至少是士 1 %的电阻。
专利摘要一种检测电池电压的开关电路，用于手持电子设备检测内置电池的电压，所述检测内置电池电压的开关电路包括跨接在被检测电池正负极上的至少由两个电阻R1、R2组成的分压电路，以及逻辑控制电路和电压检测电路，还在所述由电阻R1和R2组的分压电路中点串联一个N沟道MOS场效应管Q1，该场效应管Q1的漏极d连接电阻R1，其源极s连接电阻R2，并以此连接点的电压为所述内置电池电压的模拟量输入所述电压检测电路，而该场效应管Q1的栅极g通过阻尼电阻R3连接逻辑控制电路。本实用新型的有益效果是相比采用PNP双极晶体管开关更准确、可靠；与P-MOS场效应管开关相比成本更低廉。同时，省去了作为电平转换的NPN双极型晶体管，降低了生产成本。
文档编号G01R31/36GK201886132SQ20092026233
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者郑伟伟, 陈敏 申请人:深圳市福嘉太科技有限公司