[发明专利]一种电池应用电量计的电压变化采集电路

说明书

技术领域

本发明涉及电池应用电量计技术领域，特别是涉及一种电池应用电量计的电压变化采集电路。

背景技术

电量计根据应用目的分为用于电池计量的电池计量电量计和面向应用的电池应用电量计。电池活化后即开始逐渐老化，电池的寿命仅仅是对容量下降的表达，对一个具体应用的影响并不直观。电池应用电量计从电池供电系统的用户角度出发，反映在应用系统中的电池状况。

电压测量是电量计的基本电路。现有的电量计一般采用内嵌在专用芯片中的模数转换器或者少量采用独立的模数转换器进行电压监测。这些专用芯片包括电量计专用芯片如MAX17040、DS2786、BQ27530等，电源管理芯片如TPS65950等，这些电压监测电路均不是专门针对电池应用电量计优化设计的，其电压测量电路一般采用通用电压测量模数转换器结合定时功能，是基于定时电压测量记录的，功耗和测量次数的矛盾不易解决，测量次数太低容易错过电池电压的快速变化，太高则消耗过多的能量和占用较多处理时间。尤其是在系统任务完成后为记录电池的应力释放过程还需要专门的延长工作模式才能完成，消耗功率和占用系统资源较大。对于锂电池，其工作电压范围不超过其充电电压的15%，如果采用变换范围从0算起的模数转换器，则有85%的变换范围是没有利用的，设计成本和工程成本被浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池应用电量计的电压变化采集电路，利用比较器监测电池电压的变化，把对电压的定时采集改成电压有变化时记录变化发生的时间和变化方向，电压长时间不变时自动停止工作，进一步降低功耗、系统资源占用和电路硬件成本。

本发明的技术方案是：

一种电池应用电量计的电压变化采集电路，其特征在于，包括电压增减变化比较器模块、时钟和计时模块以及超时计时模块，所述电压增减变化比较器模块分别连接时钟和计时模块以及超时计时模块，并且时钟和计时模块与超时计时模块相互连接；所述电压增减变化比较器模块用于监测电池电压的变化，当电池电压保持在设定的中心电压范围内时，所述电压增减变化比较器模块不输出；当电池电压变化超出所述中心电压范围时，所述电压增减变化比较器模块记录电压变化发生的时间和变化方向，并调整电池电压的采样向中心电压方向移动；所述时钟和计时模块是记录电压变化发生时间用的时钟和记录时钟翻转次数的计时器；所述超时计时模块用于在每次电压变化时重新开始计时，如果超过一定时间电压不再变化，则停止所述电压变化采集电路各模块的工作，保持已记录的数据。

所述电压增减变化比较器模块包括加权采样分压电路、增减溢出比较器、增减译码器、循环存储器、读取和接口逻辑电路以及电压参考源，所述加权采样分压电路连接增减译码器，受增减译码器的输出控制，加权采样分压电路的采样电压接口Vs、位偏移参考电压接口Vrefc和与电压参考源连接的基准电压接口Vref0分别连接增减溢出比较器的输入端，增减溢出比较器的溢出标记输出端和增减标记输出端分别连接循环存储器，循环存储器连接读取和接口逻辑电路，并且增减溢出比较器的溢出标记输出端还连接读取和接口逻辑电路，增减溢出比较器的增减标记输出端还连接增减译码器，读取和接口逻辑电路还通过增减脉冲输出端连接增减译码器；循环存储器连接时钟和计时模块，读取和接口逻辑电路通过计数清除命令端连接超时计时模块。

所述加权采样分压电路包括R-2R二进制加权T型电阻分压网络，所述R-2R二进制加权T型电阻分压网络包括n+1个位切换开关d（0），d（1），……,d（n），以及R-2R加权T型电阻网络，R-2R电阻网络中的最小权值位切换开关d（0）和次最小权值位切换开关d（1）之间的“R”电阻为串联的两个阻值为0.5R的电阻，与最小权值位切换开关d（0）连接的“2R”电阻的另一端与基准电压接口Vref0之间并联一个阻值为2R的电阻，与最大权值位切换开关d（n）连接的“2R”电阻的另一端与采样电压接口Vs之间并联一个阻值为mR的电阻；所述位切换开关的两个不动端分别连接采样电压接口Vs和基准电压接口Vref0，所述位切换开关的动端掷向基准电压接口Vref0时表示d(i)=0，所述位切换开关的动端掷向采样电压接口Vs时表示d(i)=1；位偏移参考电压接口Vrefc从串联的两个阻值为0.5R的电阻之间抽出。

所述R-2R二进制加权T型电阻分压网络通过有源低通电路连接待测电池，所述有源低通电路包括两个串联的采样电阻p1R和p2R，一个倒相放大器的输入端连接在所述采样电阻p1R和p2R之间，倒相放大器的输入端和输出端之间具有Miller效应电容。