專利名稱：檢測電池電壓的開關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電性能的測量電路，尤其涉及測試電池電參數(shù)的電路， 特別是涉及用于檢測手持電子設(shè)備內(nèi)置電池電壓的開關(guān)電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)便攜式電子設(shè)備的電池電壓檢測電路中，經(jīng)常用電阻分壓來降 低被檢測電池電壓的幅度，以便滿足檢測電路有限的輸入范圍。為了保證比較高的電池電 壓檢測精度和結(jié)果的可信度，一般使用較小(幾十千歐以內(nèi))的電阻組成分壓電路。但是 如果低阻值的分壓電路長期接在被檢測電池上，勢必造成該電池的長期漏電，降低電池的 使用效率及造成能源浪費，因此對于電池供電的手持式電子設(shè)備，電路設(shè)計時必須考慮節(jié) 省每一點電流。為了克服檢測電路中的漏電現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)電池電壓檢測電路設(shè)計中，用于電壓 檢測的電阻分壓器一般都會用一個PNP晶體管或P溝道MOS場效應(yīng)管控制，使之只在需要 時才接通所述用于電壓檢測的電阻分壓器。參見圖2，是現(xiàn)有技術(shù)使用PNP晶體管做開關(guān)元件用于電池電壓檢測的開關(guān)電路。 PNP晶體管雖然價格便宜，但是其導通原理決定了其飽和壓降是一個與制作工藝、環(huán)境溫 度、基極電流等多種因素相關(guān)的函數(shù)，一般會帶來至少數(shù)十毫伏的誤差，所以只能用在精度 要求低的電池電壓檢測開關(guān)電路中。參見圖3，是現(xiàn)有技術(shù)使用P溝道MOS場效應(yīng)管做開關(guān)元件用于電池電壓檢測的開 關(guān)電路。P溝道MOS場效應(yīng)管是一個理想的電阻性導通的開關(guān)元件，雖然其導通電阻會隨 溫度的升高而升高，但是因為其導通電阻遠遠小于電阻分壓器的阻值，所以其導通電阻的 變化導致檢測電壓的誤差微乎其微，一般僅在萬分之一以下。但是，由于硅半導體工藝的限 制，一般P溝道MOS場效應(yīng)管的成本比相同參數(shù)的N溝道MOS場效應(yīng)管貴很多，同時，由于 使用量少所以市場采購也比較困難。同時，以上兩個現(xiàn)有技術(shù)方案都需要一個NPN晶體管進行電平轉(zhuǎn)換，將較低的邏 輯控制電壓轉(zhuǎn)換為較高的電池電壓，也增加了產(chǎn)品生產(chǎn)的成本。實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處 而提供一種檢測電池電壓的開關(guān)電路，解決現(xiàn)有技術(shù)方案市場采購困難和制造成本較高的 問題。本實用新型為解決上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案是提供一種檢測電池電壓的 開關(guān)電路，用于手持電子設(shè)備檢測內(nèi)置電池的電壓，所述檢測內(nèi)置電池電壓的開關(guān)電路包 括跨接在被檢測電池正負極上的至少由兩個電阻Rl、R2組成的分壓電路，以及邏輯控制電 路和電壓檢測電路，還在所述由電阻Rl和R2組的分壓電路中點串聯(lián)一個N溝道MOS場效 應(yīng)管Ql，該場效應(yīng)管Ql的漏極d連接電阻Rl，其源極s接電阻R2，并以此連接點的電壓為 所述內(nèi)置電池電壓的模擬量輸入所述電壓檢測電路，而該場效應(yīng)管Ql的柵極g通過阻尼電 阻R3連接邏輯控制電路。當所述邏輯控制電路輸出高電平時，所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql導通，所述分壓 電路接通，電壓檢測電路工作；當該邏輯控制電路輸出低電平時，所述N溝道MOS場效應(yīng)管 Ql截止，該分壓電路于是斷開，不再消耗電池能量，電壓檢測電路也停止了工作。[0010]所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql采用零電壓夾斷、導通電壓低于1. 5V的增強型普通 場效應(yīng)管。該N溝道MOS場效應(yīng)管Ql的阻尼電阻R3的取值只要在實際環(huán)境中保證場效應(yīng) 管不振鈴即可，可在1千歐到100千歐之間。所述分壓電阻Rl和R2根據(jù)檢測精度要求使用高精度電阻，其精度至少是士 1 %。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果在于相比采用PNP雙極晶體管開關(guān) 更準確、可靠；與P-MOS場效應(yīng)管開關(guān)相比成本更低廉。同時，省去了作為電平轉(zhuǎn)換的NPN 雙極型晶體管，降低了生產(chǎn)成本。


圖1是本實用新型檢測電池電壓的開關(guān)電路優(yōu)選實施例的原理電路圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)用PNP晶體管做開關(guān)元件的用于電池電壓檢測開關(guān)電路的原理 圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)用P溝道MOS場效應(yīng)管做開關(guān)元件的用于電池電壓檢測開關(guān)電路 的原理圖。
具體實施方式
下面，結(jié)合附圖所示之優(yōu)選實施例進一步詳述本發(fā)明。參見圖1，本實用新型的優(yōu)選實例是提供一種檢測電池電壓的開關(guān)電路，用于手 持電子設(shè)備檢測內(nèi)置電池的電壓，所述檢測內(nèi)置電池電壓的開關(guān)電路包括跨接在被檢測電 池正負極上的至少由兩個電阻Rl、R2組成的分壓電路，以及邏輯控制電路和電壓檢測電 路，還在所述由電阻Rl和R2組的分壓電路中點串聯(lián)一個N溝道MOS場效應(yīng)管Ql，該場效應(yīng) 管Ql的漏極d連接電阻R1，其源極s接電阻R2，并以此連接點的電壓為所述內(nèi)置電池電壓 的模擬量輸入所述電壓檢測電路，而該場效應(yīng)管Ql的柵極g通過阻尼電阻R3連接邏輯控 制電路。當所述邏輯控制電路輸出高電平時，所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql導通，所述分壓 電路接通，電壓檢測電路工作；當該邏輯控制電路輸出低電平時，所述N溝道MOS場效應(yīng)管 Ql截止，該分壓電路于是斷開，不再消耗電池能量，電壓檢測電路也停止了工作。所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql采用零電壓夾斷、導通電壓低于1. 5V的增強型普通 場效應(yīng)管。該N溝道MOS場效應(yīng)管Ql的阻尼電阻R3的取值只要在實際環(huán)境中保證場效應(yīng) 管不振鈴即可，可在1千歐到100千歐之間。所述分壓電阻Rl和R2根據(jù)檢測精度要求使用高精度電阻，阻值精度至少是 士 1%。 參見圖1，本實施例以電池電壓為3. 3 4. 2V的鋰離子電池電壓的檢測電路為例， 并假定邏輯控制信號高電平最低為2. 7V、低電平最高為0. 5V，上分壓電阻Rl為30千歐，下 分壓電阻R2為10千歐，MOS場效應(yīng)管的開啟與關(guān)閉電壓分別為1.5V和0. 5V，來說明本技 術(shù)方案的工作原理。當通過阻尼電阻R3接在N溝道MOS場效應(yīng)管Ql柵極的控制電壓為小于0. 5V的 低電平時，N溝道MOS場效應(yīng)管Ql截止，整個分壓電路沒有電流通過，防止了電池漏電。當通過阻尼電阻R3接在N溝道MOS場效應(yīng)管Ql柵極的控制電壓為高于2. 7V的 高電平時，N溝道MOS場效應(yīng)管Ql導通，分壓電路接通。由于上分壓電阻Rl阻值為30K，下 分壓電阻R2阻值為10K，并且N溝道場效應(yīng)管的導通電阻遠遠小于分壓電阻，忽略MOS場效 應(yīng)管的壓降(即認為Vds 0V)，3. 3 4. 2V的電池電壓經(jīng)過分壓后在MOS場效應(yīng)管的源 極和柵極的電位僅為[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可見，當控制電壓為2.7V的高電平時，N溝道MOS場效應(yīng)管Ql的柵源電壓為 1. 875 1. 65V，大于1. 5V的導通開啟電壓要求，說明本電路可以正常工作。實際應(yīng)用中，對于3. 3V的電源電壓，CMOS工藝的控制系統(tǒng)輸出的高電平一般都達 到3. 2V，低電平達到0. IV，可以保證本電路在各種外部環(huán)境下可靠地工作；對于5. OV的控 制系統(tǒng)電源電壓，一般只要保證低電平輸出低于0. 4V，本電路就可以可靠工作；但對于高 電平輸出低于2. 7V的系統(tǒng)，為安全考慮，建議通過電平轉(zhuǎn)換電路將輸出高電平提高到2. 7V 以上，同時保證輸出低電平維持在0. 4V以下，以保證本電路工作的可靠性。至于N溝道MOS場效應(yīng)管Ql的選型，建議都使用增強型金屬_氧化物_半導體結(jié) 構(gòu)的普通場效應(yīng)管；要求其導通與截止電壓分別為1. 5V以上和0. 5V以下；本場效應(yīng)管導 通電阻的選擇取決于分壓電阻的取值和檢測精度的要求，分壓電阻的取值越低，或者檢測 精度要求越高，就要求本場效應(yīng)管導通電阻越低。作為一個簡單指示剩余電量的實施例，N溝道MOS場效應(yīng)管Ql可選用常見的 2N7002，對于標稱3. 6 3. 7V的鋰離子電池，上分壓電阻Rl取精度的30千歐電阻，下 分壓電阻R2取精度的10千歐電阻即可，柵極串聯(lián)阻尼電阻R3精度無要求，取值推薦在 1千歐到100千歐之間。上述過程為本實用新型優(yōu)選實現(xiàn)過程，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上進行的 通常變化和替代包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種檢測電池電壓的開關(guān)電路，用于手持電子設(shè)備檢測內(nèi)置電池的電壓，所述檢測 內(nèi)置電池電壓的開關(guān)電路包括跨接在被檢測電池正負極上的至少由兩個電阻Rl、R2組成 的分壓電路，以及邏輯控制電路和電壓檢測電路，其特征在于還在所述由電阻Rl和R2組的分壓電路中點串聯(lián)一個N溝道MOS場效應(yīng)管Ql，該場效 應(yīng)管Ql的漏極d連接電阻R1，其源極s接電阻R2，并以此連接點的電壓為所述內(nèi)置電池電 壓的模擬量輸入所述電壓檢測電路，而該場效應(yīng)管Ql的柵極g通過阻尼電阻R3連接邏輯 控制電路；當所述邏輯控制電路輸出高電平時，所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql導通，所述分壓電路 接通，電壓檢測電路工作；當該邏輯控制電路輸出低電平時，所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql截 止，該分壓電路于是斷開，不再消耗電池能量，電壓檢測電路也停止了工作。
2.按照權(quán)利1所述檢測電池電壓的開關(guān)電路，其特征在于所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql采用零電壓夾斷、導通電壓低于1. 5V的增強型普通場效應(yīng)管。
3.按照權(quán)利要求1或2所述檢測電池電壓的開關(guān)電路，其特征在于 所述N溝道MOS場效應(yīng)管Ql的阻尼電阻R3的取值為IK Ω 100Κ Ω。
4.按照權(quán)利要求1或2所述檢測電池電壓的開關(guān)電路，其特征在于所述分壓電阻Rl和R2根據(jù)檢測精度要求使用高精度電阻，其精度至少是士 1 %的電阻。
專利摘要一種檢測電池電壓的開關(guān)電路，用于手持電子設(shè)備檢測內(nèi)置電池的電壓，所述檢測內(nèi)置電池電壓的開關(guān)電路包括跨接在被檢測電池正負極上的至少由兩個電阻R1、R2組成的分壓電路，以及邏輯控制電路和電壓檢測電路，還在所述由電阻R1和R2組的分壓電路中點串聯(lián)一個N溝道MOS場效應(yīng)管Q1，該場效應(yīng)管Q1的漏極d連接電阻R1，其源極s連接電阻R2，并以此連接點的電壓為所述內(nèi)置電池電壓的模擬量輸入所述電壓檢測電路，而該場效應(yīng)管Q1的柵極g通過阻尼電阻R3連接邏輯控制電路。本實用新型的有益效果是相比采用PNP雙極晶體管開關(guān)更準確、可靠；與P-MOS場效應(yīng)管開關(guān)相比成本更低廉。同時，省去了作為電平轉(zhuǎn)換的NPN雙極型晶體管，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號G01R31/36GK201886132SQ20092026233
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者鄭偉偉, 陳敏 申請人:深圳市福嘉太科技有限公司