电池电压检测电路、车辆和手机的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及电池电压检测电路、车辆和手机。


背景技术：

2.车载设备、手机等设备需要检测电池的供电电压，在电池供电电压低于某阈值时自动进入低功耗或者关闭设备，以防止电池过度放电。
3.现有方案中主要是将电池电压进行电阻分压之后，利用ad采集实现电池电压的检测，但电池一直在设备中，在设备休眠或者关机情况下，其电池输出接口的电压也会一直存在，因此电池输出电压会通过分压电阻倒灌至a/d转换模块，导致a/d转换模块再次被唤醒。


技术实现要素：

4.在本实施例中提供了一种电池电压检测电路、车辆和手机，以解决相关技术中a/d转换模块再次被唤醒的问题。
5.第一个方面，在本实施例中提供了一种电池电压检测电路，包括：
6.分压模块、电压跟随模块和a/d转换模块；
7.所述分压模块的一端接口与电池的输出端连接，用于将电池的输出电压进行分压，并将分压后的电压输入至所述电压跟随模块；
8.所述电压跟随模块与所述分压模块的另一端接口连接，用于对分压后的电压进行检测并输出电压检测信号；所述电压跟随模块包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的一端与所述分压模块的另一端接口连接，另一端与所述第二晶体管的一端连接，所述第二晶体管的另一端连接所述a/d转换模块；所述第一晶体管与所述第二晶体管为互补对管，所述第二晶体管为反向截止器件；
9.所述a/d转换模块与所述电压跟随模块的输出接口连接，用于将所述电压检测信号转化为数字信号。
10.在其中的一些实施例中，所述第一晶体管为npn型三极管，所述第二晶体管为pnp型三极管，所述第二晶体管在所述a/d转换模块电源下电时be结反向截止。
11.在其中的一些实施例中，所述第一晶体管为n沟道场效应管，所述第二晶体管为p沟道场效应管。
12.在其中的一些实施例中，所述电压跟随模块还包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述第一晶体管连接，另一端接地；所述第二电阻的一端与所述第二晶体管连接，另一端与所述a/d转换模块的电源输入端连接。
13.在其中的一些实施例中，所述电压跟随模块还包括第一稳压管，所述第一稳压管的一端与所述第一晶体管连接，另一端接地。
14.在其中的一些实施例中，所述电压跟随模块还包括第一电容和第二电容；所述第一电容的一端与所述第一晶体管连接，另一端接地；所述第二电容的一端与所述第二晶体管连接，另一端接地。
15.在其中的一些实施例中，所述电压跟随模块还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述电池的输出端连接，另一端与所述第一晶体管连接。
16.在其中的一些实施例中，所述电压跟随模块还包括第四电阻和第三电容；所述第四电阻的一端与所述第二晶体管连接，另一端与所述a/d转换模块连接；所述第三电容的一端与所述第四电阻连接，另一端接地。
17.在其中的一些实施例中，所述分压模块包括第五电阻和第六电阻；所述第五电阻的一端与所述电池的输出端连接，另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端接地。
18.在其中的一些实施例中，所述分压模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一晶体管连接，另一端接地。
19.在其中的一些实施例中，还包括钳位保护模块，所述钳位保护模块一端与所述电池的输出端连接，另一端与所述分压模块连接，所述钳位保护模块用于恒定所述电池的输出电压。
20.在其中的一些实施例中，所述钳位保护模块包括第二稳压管、第一二极管和第五电容；所述第二稳压管的一端与所述电池的输出端连接，另一端接地；所述第五电容的一端与所述电池的输出端连接；另一端接地；所述第一二极管的一端与所述电池的输出端连接，另一端与所述分压模块连接。
21.第二个方面，在本实施例中提供了一种车辆，包括如第一个方面所述的电池电压检测电路。
22.第三个方面，在本实施例中提供了一种手机，包括如第一个方面所述的电池电压检测电路。
23.与相关技术相比，在本实施例中提供的电池电压检测电路、车辆和手机，通过分压模块、电压跟随模块和a/d转换模块；所述分压模块的一端接口与电池的输出端连接，用于将电池的输出电压进行分压，并将分压后的电压输入至所述电压跟随模块；所述电压跟随模块与所述分压模块的另一端接口连接，用于对分压后的电压进行检测并输出电压检测信号；所述电压跟随模块包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的一端与所述分压模块的另一端接口连接，另一端与所述第二晶体管的一端连接，所述第二晶体管的另一端连接所述a/d转换模块；所述第一晶体管与所述第二晶体管为互补对管，所述第二晶体管为反向截止器件；所述a/d转换模块与所述电压跟随模块的输出接口连接，用于将所述电压检测信号转化为数字信号，解决了a/d转换模块被再次被唤醒的问题，实现了电池电压的精确测量。
24.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
26.图1是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图一；
27.图2是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图二；
28.图3是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图三；
29.图4是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图四；
30.图5是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图五；
31.图6是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图六；
32.图7是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图七；
33.图8是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图八；
34.图9是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图九；
35.图10是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图十；
36.图11是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图十一。
具体实施方式
37.为更清楚地理解本技术的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本技术进行了描述和说明。
38.除另作定义外，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应具有本技术所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本技术中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本技术中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本技术中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本技术中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本技术中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。
39.在本实施例中提供了一种电池电压检测电路，图1是根据本技术实施例的一种电池电压检测电路的结构示意图，该电路包括：
40.分压模块11、电压跟随模块12和a/d转换模块13；
41.分压模块的一端接口与电池的输出端14连接，用于将电池的输出电压进行分压，并将分压后的电压输入至电压跟随模块12；
42.电压跟随模块12与分压模块11的另一端接口连接，用于对分压后的电压进行检测并输出电压检测信号；电压跟随模块12包括第一晶体管15和第二晶体管16，第一晶体管15的一端与分压模块11的另一端接口连接，另一端与第二晶体管16的一端连接，第二晶体管16的另一端连接a/d转换模块13；第一晶体管15与第二晶体管16为互补对管，第二晶体管16为反向截止器件；
43.a/d转换模块13与电压跟随模块12的输出接口连接，用于将电压检测信号转化为数字信号。
44.可以理解的，如图1所示，第二晶体管16为反向截止器件，因此，在设备关闭或者休眠时，电池输出电压不会通过分压电阻倒灌至a/d转换模块13，解决了a/d转换模块13再次
被唤醒的问题，另外，温度变化会造成第二晶体管16产生压降，进而会导致电压跟随模块12不能准确的测量电池的电压，因此，本实施例中增加第一晶体管15，且第一晶体管15与第二晶体管16为互补对管，从而第一晶体管15可以抵消第二晶体管16由于温度变化产生的压降，从而能够精确的测量电池的电压；此外，第一晶体管15和第二晶体管16能够对电流进行放大，使得电池电压检测电路具有更好的驱动能力。
45.需要说明的是，互补对管，是极性相反，参数一致的两个晶体管；本实施例不对电池的型号做限定，比如，可以为锂电池、蓄电池、镍氢电池；反向截止器件是在a/d转换模块13电源下电情况下，具有反向截止功能的晶体管。
46.在一些可选实施例中，第一晶体管15为npn型三极管，第二晶体管16为pnp型三极管，在a/d转换模块13电源下电时第二晶体管16be结反向截止。
47.可以理解的，在本实施例中，第一晶体管15为npn型三极管，第二晶体管16为pnp型三极管，即第一晶体管15为第二晶体管16的互补对管，因此，从而第一晶体管15可以抵消第二晶体管16由于温度变化产生的压降，从而能够精确的测量电池的电压；另外，在a/d转换模块13电源下电时第二晶体管16be结反向截止，因此，在设备关闭或者休眠时，电池输出电压不会通过分压电阻倒灌至a/d转换模块13，解决了a/d转换模块13再次被唤醒的问题。
48.在另一些可选实施例中，第一晶体管15为n沟道场效应管，第二晶体管16为p沟道场效应管。
49.可以理解的，在本实施例中，第一晶体管15为n沟道场效应管，第二晶体管16为p沟道场效应管，即第一晶体管15为第二晶体管16的互补对管，因此，从而第一晶体管15可以抵消第二晶体管16由于温度变化产生的压降，从而能够精确的测量电池的电压；另外，场效应管栅极和源极绝缘，因此，在设备关闭或者休眠时，电池输出电压不会通过分压电阻倒灌至a/d转换模块13，解决了a/d转换模块13再次被唤醒的问题。
50.在一些可选实施例中，如图2所示，电压跟随模块12还包括第一电阻21和第二电阻22；第一电阻21的一端与第一晶体管15连接，另一端接地；第二电阻22的一端与第二晶体管16连接，另一端与a/d转换模块的电源输入端连接23。
51.可以理解的，本实施例中的第一电阻21为下拉电阻，第二电阻22为上拉电阻，该第一电阻21提供灌电流，用于和第一晶体管15构成射极跟随结构或者源极跟随结构；第二电阻22提供拉电流，用于和第二晶体管16构成射极跟随结构或者源极跟随结构；另外，第一电阻21和第二电阻22还起到限流作用，用于防止过高的电流传输至第一晶体管15和第二晶体管16，解决了由于电流过高导致第一晶体管15和第二晶体管16容易损坏的问题。
52.在一些可选实施例中，如图3所示，电压跟随模块12还包括第一稳压管31，第一稳压管31的一端与第一晶体管15连接，另一端接地。
53.可以理解的，在本实施例中，通过第一稳压管31可以防止第一电阻21上出现较高的电压，从而可以解决由于第一电阻21上出现过高的电压导致第二晶体管16损坏的问题。
54.在一些可选实施例中，如图4所示，电压跟随模块12还包括第一电容41和第二电容42；第一电容41的一端与第一晶体管15连接，另一端接地；第二电容42的一端与第二晶体管16连接，另一端接地。
55.可以理解的，在本实施例中，第一电容41和第二电容42可以滤除电压的噪声，进一步的，通过第一晶体管15和第二晶体管16可以更加准确的检测电池电压。
56.在一些可选实施例中，如图5所示，电压跟随模块12还包括第三电阻51，第三电阻51的一端与电池的输出端14连接，另一端与第一晶体管15连接。
57.可以理解的，在本实施例中，第三电阻51起到限流的作用，防止将过高的电流传输至第一晶体管15，解决了由于电流过高第一晶体管15容易损坏的问题。
58.在一些可选实施例中，如图6所示，电压跟随模块12还包括第四电阻61和第三电容62；第四电阻61的一端与第二晶体管16连接，另一端与a/d转换模块13连接；第三电容62的一端与第四电阻61连接，另一端接地。
59.可以理解的，在本实施例中，第四电阻61和第三电容62构成rc低通滤波器，从而可以过滤高频噪声，进一步的，通过电池电压检测电路可以更加准确的检测电池电压。
60.在一些可选实施例中，如图7所示，分压模块11包括第五电阻71和第六电阻72；第五电阻71的一端与电池的输出端14连接，另一端与第六电阻72的一端连接，第六电阻72的另一端接地。
61.可以理解的，在本实施例中，第五电阻71和第六电阻72构成分压器，用于将电池的输出端14电压转换成a/d转换模块13可以处理的较低电压，从而通过该电池电压检测电路能够精确的对电池电压进行检测。
62.在一些可选实施例中，如图8所示，分压模块11还包括第四电容81，第四电容81的一端与第一晶体管71连接，另一端接地。
63.可以理解的，在本实施例中，第四电容81可以滤除电压的噪声，进一步的，通过第一晶体管15和第二晶体管16可以更加准确的检测电池电压。
64.在一些可选实施例中，如图9所示，电池电压检测电路还包括钳位保护模块91，钳位保护模块91一端与电池的输出端14连接，另一端与分压模块11连接，钳位保护模块91用于恒定电池的输出电压。
65.可以理解的，在本实施例中，通过钳位保护模块91可以防止分压模块11出现较高的电压，从而可以解决由于分压模块11上出现过高的电压导致第一晶体管15损坏的问题。
66.在一些可选实施例中，如图10所示，钳位保护模块91包括第二稳压管101、第一二极管102和第五电容103；第二稳压管101的一端与电池的输出端14连接，另一端接地；第五电容103的一端与电池的输出端14连接；另一端接地；第一二极管102的一端与电池的输出端14连接，另一端与分压模块11连接。
67.可以理解的，在本实施例中，通过第二稳压管101可以防止分压模块11出现较高的电压，从而可以解决由于分压模块11上出现过高的电压导致第一晶体管15损坏的问题；另外，第一二极管102用于防止电池的输出端电压接反，导致后级电路损坏；第五电容103可以滤除电池的输出端电压噪声，进一步的，通过第一晶体管15和第二晶体管16可以更加准确的检测电池电压。
68.在本实施例中还提供了一种车辆，该车辆包括上述电池电压检测电路，因此，本实施例中可以使用电池电压检测电路对车辆中的电池电压进行精确的检测，另外，还能防止电池输出电压通过分压电阻倒灌至a/d转换模块13，解决了在车辆休眠或者关机情况下a/d转换模块13再次被唤醒的问题。
69.在本实施例中还提供了一种手机，该手机包括上述电池电压检测电路，因此，本实施例中可以使用电池电压检测电路对手机中的电池电压进行精确的检测，另外，还能防止
电池输出电压通过分压电阻倒灌至a/d转换模块13，解决了在手机休眠或者关机情况下a/d转换模块13再次被唤醒的问题。
70.在一些可选实施例中，如图11所示，电池电压检测电路包括：防倒灌模块112、a/d转换模块13和钳位保护模块91，防倒灌模块112包括分压模块和电压跟随模块。
71.钳位保护模块91一端与电池的输出端14连接，另一端与分压模块连接，钳位保护模块91用于恒定电池的输出电压；钳位保护模块91包括第二稳压管101、第一二极管102和第五电容103；第二稳压管101的一端与电池的输出端14连接，另一端接地；第五电容103的一端与电池的输出端14连接；另一端接地；第一二极管102的一端与电池的输出端14连接，另一端与分压模块连接；
72.分压模块的一端接口与电池的输出端连接，用于将电池的输出电压进行分压，并将分压后的电压输入至电压跟随模块；分压模块包括第五电阻71、第六电阻72和第四电容81；第五电阻71的一端与电池的输出端14连接，另一端与第六电阻72的一端连接，第六电阻72的另一端接地；第四电容81的一端与npn型三极管110连接，另一端接地；
73.电压跟随模块与分压模块的另一端接口连接，用于对分压后的电压进行检测并输出电压检测信号；电压跟随模块包括npn型三极管110、pnp型三极管111、第一电阻21、第二电阻22、第三电阻51、第四电阻61、第一稳压管31、第一电容41、第二电容42、第三电容62；
74.npn型三极管110的一端与分压模块的另一端接口连接，另一端与pnp型三极管111的一端连接，pnp型三极管111的另一端连接a/d转换模块13；npn型三极管110与pnp型三极管111为互补对管，pnp型三极管111在a/d转换模块13电源下电时be结反向截止；
75.第一电阻21的一端与npn型三极管110连接，另一端接地；第二电阻22的一端与pnp型三极管111连接，另一端与a/d转换模块13的电源输入端连接23；
76.npn型三极管110与第一电阻21构成第一射极跟随器，用于将分压模块分压后电压镜像到npn型三极管110的发射极输出接口上，pnp型三极管111与第二电阻22构成第二射极跟随器，用于将第一电阻21上的电压镜像到pnp型三极管111的发射极输出接口上，第一射极跟随器和第二射极跟随器构成互补结构，用于抵消pnp型三极管111vbe压降，以及温度变化导致vbe变化的影响，用于保证设计温度范围内，pnp型三极管111发射极的电压精确等于分压模块分压后的电压；
77.第一稳压管31的一端与npn型三极管110连接，另一端接地；第一电容41的一端与npn型三极管110连接，另一端接地；第二电容42的一端与pnp型三极管111连接，另一端接地；
78.第三电阻51的一端与电池的输出端14连接，另一端与npn型三极管110连接；第四电阻61的一端与pnp型三极管111连接，另一端与a/d转换模块13连接；第三电容62的一端与第四电阻61连接，另一端接地；
79.a/d转换模块13与电压跟随模块的输出接口连接，用于将电压检测信号转化为数字信号。
80.在本实施例中，第一电阻21为下拉电阻，第二电阻22为上拉电阻，该第一电阻21提供灌电流，用于和npn型三极管110构成射极跟随结构或者源极跟随结构；第二电阻22提供拉电流，用于和pnp型三极管111构成射极跟随结构或者源极跟随结构；另外，第一电阻21和第二电阻22还起到限流作用，用于防止过高的电流传输至npn型三极管110和pnp型三极管
111，解决了由于电流过高导致npn型三极管110和pnp型三极管111容易损坏的问题，第三电阻51起到限流的作用，防止将过高的电流传输至npn型三极管110，第四电阻61和第三电容62构成rc低通滤波器，从而可以过滤高频噪声；
81.通过第一稳压管31可以防止第一电阻21上出现较高的电压，从而可以解决由于第一电阻21上出现过高的电压导致pnp型三极管111损坏的问题；
82.第一电容41和第二电容41可以滤除电压的噪声，第四电容81可以滤除电压的噪声，通过第二稳压管101可以防止分压模块出现较高的电压，从而可以解决由于分压模块上出现过高的电压导致npn型三极管110损坏的问题；第一二极管102用于防止电池的输出端电压接反，导致后级电路损坏；第五电容103可以滤除电池的输出端电压噪声；第五电阻71和第六电阻72构成分压器，用于将电池的输出端14电压转换成a/d转换模块13可以处理的较低电压，第四电容81可以滤除电压的噪声。
83.示例的，电池的输出电压vbat通过下式确定，其中，vq22为pnp型三极管111发射极的输出电压，vbe为pnp型三极管111的be结压降，也为npn型三极管110的be结压降，vd1为第一二极管102的导通压降，r1为第五电阻71的电阻大小，r2第六电阻72的电阻大小。
[0084][0085]
由于vbe随温度变化会变化，就会导致检测出来的vbat随温度变化而变化而且vbat的变化量比vbe本身的变化量还要大，因为还要乘以(r1 r2)/r2，基于此，增加npn型三极管110，npn型三极管110与pnp型三极管111的be结压降基本相同，且随温度变化也基本相同，就可以抵消pnp型三极管111vbe的影响，因为，npn型三极管110的发射极端电压如下式所示。
[0086][0087]
而npn型三极管110的发射极端电压vq22通过下式获取。
[0088]
vq22＝vq12 vbe
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0089]
由此可以得出，pnp型三极管111的发射极端电压vq22如下式所示。
[0090][0091]
由式(4)可知，消除了pnp型三极管111be结压降的影响，从而在pnp型三极管111的发射极端能够准确的检测电池的输出电压。
[0092]
可以理解的，在本实施例中，pnp型三极管111在a/d转换模块13电源电源下电时be结反向截止，因此，在设备关闭或者休眠时，电池输出电压不会通过分压电阻倒灌至a/d转换模块13，解决了a/d转换模块13再次被唤醒的问题，另外，在设备再次上电时，不会出现无法唤醒a/d转换模块13和设备无法正常工作的问题，如果在设备中没有本实施例的电池电压检测电路，在设备关闭或者休眠时，会导致电池输出电压通过分压电阻倒灌至a/d转换模块13，进而导致a/d转换模块13再次上电时上电时序有不满足的风险，故存在无法唤醒a/d转换模块13或者设备正常工作的风险；此外，温度变化会造成pnp型三极管111产生压降，进而会导致电压跟随模块不能准确的测量电池的电压，因此，本实施例中增加npn型三极管110，且npn型三极管110与pnp型三极管111为互补对管，从而npn型三极管110可以抵消pnp型三极管111由于温度变化产生的压降，从而能够精确的测量电池的电压；此外，npn型三极
管110和pnp型三极管111能够对电流进行放大，使得电池电压检测电路具有更好的驱动能力。
[0093]
应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本技术保护范围。
[0094]
显然，附图只是本技术的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本技术适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本技术披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本技术公开的内容不足。
[0095]“实施例”一词在本技术中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本技术中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。
[0096]
以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。