[发明专利]一种管脚复用实现锂电池电量显示范围设定电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池充放电管理电路，尤其是一种锂电池充放电管理中用于电量显示范围设定的电路。

背景技术

在消费类电子产品异常繁荣的今天，移动设备的使用越来越普及。目前，大多数移动手持设备均采用锂电池作为其电源，通常单节锂电池典型电压为3.7V，充满电后最高电压为4.2V。在移动设备中，由于Android系统及以ARM架构的多内核CPU大行其道，而更多的内核意味着更高的功耗。在电池容量短时间内难以突破的情况下，需要对电池频繁的充放电。因此，对电池电量的精确显示显得尤为重要。通常，业界采用专门的MCU芯片对电池电量进行检测，测量电池两端的电压，通过内部ADC电路进行数字化，再驱动外部LED来显示电池剩余电量。

目前，现有的电池电量检测显示电路虽然有较高的精度，但其电量显示范围是固定的，由电池电压的反馈比例和各个比较基准电压确定。电池的电阻分压反馈网络和基准电压VREF的分压网络均集成在IC内部，LED灯为外置。电池电压反馈比例和基准电压分压网络确定了，则电池电量每一级显示区间也就确定了。不同的电池应用有不同的电池电量显示区间，导致此种技术在不同的应用场景下灵活性不高。当然也可以把基准电压的分压网络外置，通过外部电阻来设定每个比较器的正端基准电压，这样锂电池的每一级电量显示区间均可通过外部电阻灵活设定，但对于IC来说所需的管脚增加了很多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的电池电量显示和电量范围设定电路占用了过多的芯片管脚。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管脚复用实现锂电池电量显示范围设定电路，包括电池分压反馈电路、基准电压分压电路以及至少两个比较采样保持电路；比较采样保持电路包括比较器、锁存器、LED以及两个LED驱动开关管；各个比较采样保持电路中比较器的正输入端分别连接至基准电压分压电路中相应电压大小的分压点处；各个比较采样保持电路中比较器的负输入端均连接至电池分压反馈电路中的同一分压点处；同一比较采样保持电路中的两个LED驱动开关管串接在电池分压反馈电路的高电压端与LED的正极之间，同时控制LED与高电压端之间的通断；比较采样保持电路中的LED的正极还与比较器的正输入端相连，LED的负极接地；各个比较采样保持电路中的比较器的使能端、锁存器的使能端以及一个LED驱动开关管的控制端均与同一CLK信号相连；同一比较采样保持电路中的比较器的输出端连接至锁存器的输入端，锁存器的输出端连接至另一LED驱动开关管的控制端；电池分压反馈电路的高电压端用于与电池正极相连，基准电压分压电路的高压端用于与基准电压源正极相连。

本发明通过复用芯片的外置LED管脚，在LED管脚外接LED的同时，再串接一个基准电压分压电路。LED管脚既是芯片输出用来驱动外置LED亮灭来指示电池剩余电量，又是芯片输入用来接收来自外置基准电压分压电路的各分压点的电压；采用CLK信号来决定复用管脚的两个不同阶段，即可以用CLK信号的低电平来决定复用管脚为芯片输入，也可以用CLK信号的高电平来决定复用管脚为芯片输入，则CLK信号的另一个电平用来决定复用管脚为芯片的输出，CLK信号为芯片内部信号，由普通振荡器产生。

在CLK信号的高电平阶段，复用管脚接收来自外置基准电压分压网络的各个分压点，比较采样保持电路将其读入比较器一端，比较器开始工作并比较电池分压反馈电路的分压点电压和复用管脚上的电压，锁存器保存比较结果；在方波信号低电平阶段，采样保持电路和比较器均不工作，锁存器只输出锁存的结果，以此来决定LED是否导通。此时复用管脚恢复原有功能，驱动外置LED电量指示灯。因此，LED电量指示灯是以方波信号的频率来闪亮。

通过复用芯片LED管脚，调整外置基准电压分压电路的电阻比例，即可实现电池电量显示范围的设定。与现有技术相比，本发明的优点在于：复用管脚，设计实现简单，精度高，设定灵活，无需增加外部元器件，降低了芯片成本以及系统成本。

作为本发明的进一步限定方案，包括四个比较采样保持电路；基准电压分压电路由五个电阻串联构成，相邻电阻之间的连接点即为基准电压分压电路的分压点；电池分压反馈电路由两个电阻串联构成，两个电阻之间的连接点即为电池分压反馈电路的分压点。

作为本发明的进一步限定方案，CLK信号为脉冲频率大于等于20Hz的方波信号。人眼通常只能感受20Hz以下的频率，为防止人眼能看到LED指示灯闪烁，CLK信号的频率设在20Hz以上。