低成本电池电量检测电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低成本电池电量检测电路，包括多个LED，比较器，每个比较器均对应一比例分压电路，各比例分压电路中的第二分压电阻的分压比例各不相同。本发明采用具有不同分压比例的多路比例分压电路对电池输出进行检测，形成阶梯式的电压检测，通过相应的LED表示电池电量比例，电路结构简单，无需使用控制芯片，降低了电路成本；以基准电压作为比较器的比较电压，检测准确，整个电路只有比较器作为有源芯片工作，降低了电路功耗，而且比例分压电路采用分压电阻实现，其分压比例的可调节性更高，能够适应多种不同电压规格的电池电量的检测，利于推广应用。
【专利说明】低成本电池电量检测电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池检测【技术领域】，具体涉及一种低成本电池电量检测电路。
【背景技术】
[0002]目前的电池电量检测电路大都采用单片机MCU方式，畜电池等储电设备与单片机MCU相联，虽然使用单片机MCU方式做电量检测精度较高，但其缺点是成本高，线路复杂。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种低成本电池电量检测电路，能够解决上述问题。
[0004]本发明实施例提供的一种低成本电池电量检测电路，包括多个用以表示电池电量比例的LED，每个LED分别由对应的一比较器驱动，每个比较器的其中一个比较输入端均连接一基准电压，每个比较器的其中另一个比较输入端均对应连接一比例分压电路的分压端，每个比例分压电路包括串联的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻用于接入电池的输出电压，且第一电阻经过第二电阻接地，第一分压电阻与第二分压电阻的串联结点作为比例分压电路的分压端，比较器在分压端电压大于所述基准电压时驱动LED点亮；各比例分压电路中的第二分压电阻的分压比例各不相同。
[0005]优选地，所述各比例分压电路中的第二分压电阻的分压比例大于基准电压与该比例分压电路对应比较器所驱动的LED所表示的电池电量比例所对应的电池电压的比值。
[0006]优选地，所有LED所表示的电池电量比例为等比例递增或等比例递减的关系。
[0007]优选地,第一分压电阻与电池输出端之间设有一控制开关。
[0008]优选地，电池输出端经过控制开关连接一三极管的集电极，三极管的集电极与基极之间连接一偏置电阻，三极管基极通过一稳压二极管接地，三极管的发射极通过一第一滤波电容为所有比较器供电。
[0009]优选地，还包括一用于提供所述基准电压的基准电路，所述基准电路包括供电端、基准源芯片、第一电阻，供电端分别通过第一电阻至基准源芯片的阴极端，基准源芯片的阴极端与基准电压输入端短接，基准源芯片的阳极端接地，基准源芯片阴极端经过一第二滤波电容对外输出基准电压。
[0010]优选地，LED的数量为4个，且分别表示25%、50%、75%、100%的电池电量比例。
[0011]优选地，所述比较器为运算放大器，运算放大器的正向输入端作为比较器的所述一个比较输入端，运算放大器的反向输入端作为比较器的所述另一个比较输入端，运算放大器的输出端经过一限流电阻驱动LED。
[0012]上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用具有不同分压比例的多路比例分压电路对电池的同一输出进行检测，形成阶梯式的电压检测，通过对应的多个比较器驱动多个LED，通过相应的LED表示电池电量比例关系，电路结构简单，无需使用控制芯片，降低了电路成本；以基准电压作为比较器的比较电压，检测准确，整个电路只有比较器作为有源芯片工作，降低了电路功耗，而且比例分压电路采用分压电阻实现，其分压比例的可调节性更高，能够适应多种不同电压规格的电池电量的检测，利于广泛的推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]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它的附图。
[0014]图1是本发明实施例中电池电量检测电路的主体部分电路原理图；
图2是本发明实施例中电池电量检测电路中开关控制部分的电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]实施例:
本发明实施例提供一种低成本电池电量检测电路，如图1及图2所示，包括多个用以表示电池电量比例的LED，具体地，本发明实施例中LED的数量为4个，图1中LEDl、LED2、LED3、LED4，且分别表示25%、50%、75%、100%的电池电量比例，可以理解的是，LED数量越多，则能够更加密集更加精确的显示出电池的电量比例，例如在其他实施例中LED的数量为10个，则可以从10%、20%直至100%按照10%的等比递增关系将电池电量显示出来；如果在另外的实施例中LED的数量只有两个，则电池电量的显示会较为粗略，例如可以显示电池电量的50%和100%的比例值。
[0017]每个LED分别由对应的一比较器驱动，比较器与LED形成一一对应驱动的关系，每个比较器的其中一个比较输入端均连接一基准电压，每个比较器的其中另一个比较输入端均对应连接一比例分压电路的分压端，本发明实施例中比较器采用运算放大器(以下简称运放)，但不排除在其他实施例中采用具有电压比较功能的元器件来替代。运算放大器的正向输入端作为比较器的所述一个比较输入端，运算放大器的反向输入端作为比较器的所述另一个比较输入端，运算放大器的输出端经过一限流电阻驱动LED。具体如图1中，运放UlA的输出端依次经过限流电阻R25和LEDl接地，运放UlB依次经过限流电阻R24和LED2接地，运放UlC依次经过限流电阻R23和LED3接地，运放UlD依次经过限流电阻R22和LED4接地，实现了每个LED的点亮都有对应的运放来驱动。
[0018]每个比例分压电路包括串联的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻用于接入电池的输出电压，即第一分压电阻的一端连接电池输出端B+另一端连接第二分压电阻，第一电阻经过第二电阻接地，第一分压电阻与第二分压电阻的串联结点作为比例分压电路的分压端，比较器在分压端电压大于所述基准电压时驱动LED点亮。具体如图1所示，四个运放分别对应了四个比例分压电路，运放UlA对应的比例分压电路由电阻R10、电阻Rl I和电阻R14串联接地构成，其中电阻RlO和电阻Rl I的串接相当于该比例分压电路中的第一分压电阻，电阻R14则作为该比例分压电路中的第二分压电阻，可以理解，在其他实施例中第一分压电阻可以有多个电阻串联或并联来替代，以实现所需要的分压阻值，同样第二分压电阻也可以有多个电阻串联或并联来替代，以实现所需要的分压电阻值，这种灵活的电阻搭配能够提高分压比例的可调节性。运放UlB对应的比例分压电路由电阻R8、电阻R9和电阻R13串联接地构成，运放UlC对应的比例分压电路由电阻R6、电阻R7和电阻R12串联接地构成，运放UlD对应的比例分压电路由电阻R16、电阻R17和电阻R18串联接地构成。电阻R13、电阻R12和电阻R18分别作为各自比例分压电阻中的第二分压电阻，因此第二分压电阻上所获得的分压即为电池输出端电压经过比例分压电路在第二分压电阻上形成的电压，其第二分压电阻上所获得的分压输出至对应的运放的正向输入端。
[0019]本发明实施例中各运放的反向输入端上均连接基准电压，该基准电压要求电压稳定，波动小，从而保证电池电量检测的稳定性和准确性，在本发明实施例中还包括一用于提供所述基准电压的基准电路，所述基准电路包括供电端VCC、基准源芯片U1、第一电阻，供电端VCC分别通过第一电阻至基准源芯片Ul的阴极端，基准源芯片Ul的阴极端与基准电压输入端短接，基准源芯片Ul的阳极端接地，基准源芯片Ul阴极端经过一第二滤波电容C2对外输出基准电压，保证了基准电压的平稳输出，本发明实施例中第一电阻采用电阻Rl和电阻R2并联构成。
[0020]为了保证整个检测电路的可控性，如图2所示，本发明实施例中第一分压电阻与电池输出端B+之间设有一控制开关SW，当需要检测被测电池的电量时，闭合控制开关SW引入电池输出电压至第一分压电阻。在控制开关SW输入端(与电池相连的一端)设置专门用于连接电池的连接装置能够保证对电池的快速连接，从而提升测量效率。
[0021]由于本发明实施例中只有运放是有源器件，不存在控制芯片，因此能耗较低，可以直接以被测电池作为整个电路的供电电源，为了对被测电池的电压进行转换，本发明实施例中电池输出端B+经过控制开关SW连接一 NPN型三极管Ql的集电极，三极管Ql的集电极与基极之间连接一偏置电阻R15，三极管Ql基极通过一稳压二极管Dl接地，从而在稳压二极管Dl上形成稳定的偏置电压使三极管导通，三极管Ql的发射极通过一第一滤波电容Cl为所有比较器供电，该第一滤波电容Cl的正极端即为供电端VCC，不但能够为运放供电还能够为基准源芯片Ul供电。在控制开关闭合后，整个检测电路即能正常的进行检测工作。
[0022]本发明实施例中各比例分压电路用于采集电池的输出电压，各比例分压电路上的第二分压电阻的分压比例不同，因此各第二分压电阻上获得的分压不同，即各所述分压端的电压会不同，同一电池的输出电压反映在各个分压端上的电压不同，因此能够实现各个运放驱动不同的表示电池电量比例的LED，此处举例说明第二分压电阻的分压比例，例如第一分压电阻的阻值为M，第二分压电阻的阻值为N，则第二分压电阻的分压比例则为M/(M+N)。
[0023]本发明实施例中由于以LED替代显示屏来显示电池电量，因此，进一步地做出设计:比例分压电路中的第二分压电阻的分压比例大于基准电压与对应比较器所驱动的LED所表示的电池电量比例所对应的电池电压的比值。
[0024]然后举例说明LED所表示的电池电量比例所对应的电池电压,例如LEDl所表示的电池电量比例为25%，电池电量在25%时的电压值本领域技术人员能够电池特性曲线获知，例如一个电池在100%电量时，其电压输出为10V，则该电池电量降至25%时，对应的电池电压为2.5V (此处仅为了便于理解而以正比函数举例，实际电压以电池电压特性曲线为准)，若基准电压设定为IV，则LDEl对应的比例分压电路中第二分压电阻(电阻R14)的分压比例为大于1V/2.5V，LED4对应的比例分压电阻中第二分压电阻(电阻R18)的分压比例为大于1V/10V。由该示例可以看出，同一电池，其电池电压在各个比例分压电路的第二分压电阻上形成的分压值不同，仍以上述示例为例，当电池电量在75%?100%时，其电池的电压输出为8V，则LEDl对应的比例分压电路上的第二分压电阻获得的分压为大于8X (1/2.5)，超过了运放UlA上反向输入端的基准电压1V，LED1被点亮；LED2对应的比例分压电路上的第二分压电阻获得的分压为大于8X (1/5)，超过了运放UlA上反向输入端的基准电压IV，LED2被点亮；LED3对应的比例分压电路上的第二分压电阻获得的分压为大于8X (1/7.5)，超过了运放UlA上反向输入端的基准电压1V，LED3被点亮；LED4对应的比例分压电路上的第二分压电阻获得的分压为大于8X (1/10)，小于运放UlA上反向输入端的基准电压IV，LED4不能被点亮；因此，可以检测到该电池的电量比例大于75%。而且显示的方式是阶梯式显示，即电池电量大于75%三个LED点亮，电池电量大于50%时，两个LED灯点亮，尤其是以图1中的代表电池电量比例的LED由小到大一字排布时，或以圆圈排布各LED均可，能够给人以更加直观的显示。
[0025]当然，在其他实施例可以通过增加LED数量和对应的运放及比例分压电路来实现检测精度。
[0026]由此可见，本发明实施例中对以往的电阻采样电路进行了颠覆性的应用，结合比较器以阶梯比较方式实现了电量检测的目的，彻底放弃了采用控制芯片进行检测运算的设计思想，极大的节约了电路成本。
[0027]以上对本发明实施例所提供的一种低成本电池电量检测电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.低成本电池电量检测电路，其特征在于，包括多个用以表示电池电量比例的LED，每个LED分别由对应的一比较器驱动，每个比较器的其中一个比较输入端均接入一基准电压，每个比较器的其中另一个比较输入端均对应连接一比例分压电路的分压端，每个比例分压电路包括串联的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻用于接入电池的输出电压，且第一电阻经过第二电阻接地，第一分压电阻与第二分压电阻的串联结点作为比例分压电路的分压端，比较器在分压端电压大于所述基准电压时驱动LED点亮；各比例分压电路中的第二分压电阻的分压比例各不相同。
2.如权利要求1所述的低成本电池电量检测电路，其特征在于，所述各比例分压电路中的第二分压电阻的分压比例大于基准电压与该比例分压电路对应比较器所驱动的LED所表示的电池电量比例所对应的电池电压的比值。
3.如权利要求2所述的低成本电池电量检测电路，其特征在于，所有LED所表示的电池电量比例为等比例递增或等比例递减的关系。
4.如权利要求1所述的低成本电池电量检测电路，其特征在于，第一分压电阻与电池输出端之间设有一控制开关。
5.如权利要求4所述的低成本电池电量检测电路，其特征在于，电池输出端经过控制开关连接一三极管的集电极，三极管的集电极与基极之间连接一偏置电阻，三极管基极通过一稳压二极管接地，三极管的发射极通过一第一滤波电容为所有比较器供电。
6.如权利要求1所述的低成本电池电量检测电路，其特征在于，还包括一用于提供所述基准电压的基准电路，所述基准电路包括供电端、基准源芯片、第一电阻，供电端分别通过第一电阻至基准源芯片的阴极端，基准源芯片的阴极端与基准电压输入端短接，基准源芯片的阳极端接地，基准源芯片阴极端经过一第二滤波电容对外输出基准电压。
7.如权利要求1所述的低成本电池电量检测电路，其特征在于，LED的数量为4个，且分别表示25%、50%、75%、100%的电池电量比例。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的低成本电池电量检测电路，其特征在于，所述比较器为运算放大器，运算放大器的正向输入端作为比较器的所述一个比较输入端，运算放大器的反向输入端作为比较器的所述另一个比较输入端，运算放大器的输出端经过一限流电阻驱动LED。
【文档编号】G01R31/36GK103439662SQ201310359422
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】廖涛, 范继光 申请人:崧顺电子（深圳）有限公司