一種高端電池電壓的采樣電路及方法技術

本發明專利技術提供一種高端電池電壓的采樣電路，包括電壓轉電流電路，電流轉電壓電路，所述電流轉電壓電路是所述電壓轉電流電路的復制電路，所述兩電路中包含相同數量的的低壓器件，所述電壓轉電流電路的輸入端連接高壓電池，輸出端連接所述電流轉電壓電路的輸入端，所述電流轉電壓電路的輸出端接芯片地，還包括一偏置電路連接在所述電壓轉電流電路和所述電流轉電壓電路之間，其用于提供偏置電壓。還提供一種高端電池電壓的采樣方法，用于多節電池串聯的電池電壓采樣的電路之中，包括將待采樣電壓轉化為電流的步驟；使所述電流通過電流轉電壓電路的步驟。

【技術實現步驟摘要】
一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路及方法
本專利技術涉及集成電路中的電池電壓檢測技術，尤其涉及一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路及方法。
技術介紹
隨著充電電池在電動工具，電動自行車，電動汽車中大規模應用；為了最大限度的保護電池和最大限度的延長電池的使用壽命以及準確的告知電池的剩余使用時間，使得對電池電量的實時精確監測成為必不可少的部分；然而在一般的電動工具，電動自行車和電動汽車中，電池的使用數量為少則幾節串聯，多則上百節串聯在一起使用，需要幾個或幾十個芯片級聯來實現；然而即使這樣，每個芯片上電池的絕對電壓也是很高的，為了得到每節電池電壓，以便讓給芯片本身的低壓ADC或單片機上的ADC進行進一步處理，高壓采樣電路是必不可少的。目前市場上常規的采樣方法主要包括以下兩種，一是直接用耐高壓的MOS管構成的比例電路來采絕對電池電壓并把它轉換成相對芯片地的相對電壓；這樣用高壓MOS管構成的比例電路的面積相當大，并且有N節電池就需要N-1個這樣的比例電路，其對芯片成本來說是相當高的，還有就是這樣的高壓管的匹配性很差，從而造成采樣精度不高；另一種方法就是用電容采樣的方法，即先用高壓MOS開關把電容兩端分別連接待測電池的兩端，完成對電池采樣后，再把電池的下極板接到芯片的地，把電容的上極板接到一個單位增益運放的正輸入端，從而完成對高壓端電池的采樣；這種方法理論上可以很精確把高壓端電池電壓轉換成相對芯片地電池電壓，但是由于每節電池都需要兩個面積大的高壓開關，當它完成電池采樣后開關關斷時的溝道電荷的轉移效應會對采樣精度有很大的影響，要保持一定的采樣精度，就需要很大的采樣電容，加上高壓解碼開關控制電路，其對芯片地面積成本要求是很大的。針對集成電路封裝需求，需要在較小的面積實現電壓采樣，現有技術無法滿足這樣的需要。
技術實現思路
本專利技術的目的是采用一種新的電池組高壓端電池的電壓采樣方法，即電流采樣方法。針對現有技術的缺點，本專利技術提供一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其中，包括電壓轉電流電路，電流轉電壓電路，所述電壓轉電流電路用于把電池電壓轉換成電流，所述電流通過所述電流轉電壓電路傳輸到芯片地，所述電流轉電壓電路兩端形成的電壓差為采樣電壓，所述電流轉電壓電路是所述電壓轉電流電路的鏡像復制電路，所述采樣電壓值等于所述高壓端電池電壓值。上述的電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其中，所述電流轉電壓電路是所述電壓轉電流電路的鏡像復制電路。上述的電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其中，所述電壓轉電流電路包括第一電阻和第一MOS管，所述第一電阻一端連接所述第一MOS管的源極，另一端連接所述高壓端電池的正極，所述第一MOS管的柵極連接所述高壓端電池的負極，所述第一MOS管的漏極作為所述電壓轉電流電路的輸出端，用于輸出電流。上述的電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其中，所述電流轉電壓電路包括第二電阻和第二MOS管，所述第二電阻一端作為所述電流轉電壓電路的輸入端，另一端連接所述第二MOS管的源極，所述第二MOS管的漏極和柵極均接芯片地。上述的電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其中，所述第二電阻和所述第一電阻相同，所述第二MOS管和所述第一MOS管相同。上述的電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其中，所述第一MOS管和所述第二MOS管均為低壓MOS管。上述的電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其中，還包括一偏置電路，所述偏置電路連接在所述電壓轉電流電路和電流轉電壓電路之間，其用于防止所述第一MOS管和所述第二MOS管被高壓擊穿。根據本專利技術的另一個方面，還提供一種電池組高壓端電池的電壓采樣方法，用于多級電池級聯的電池電壓采樣的電路之中，其中，包括：用電壓轉電流電路的低壓器件將待采樣高壓轉換成電流的步驟；所述電流通過電流轉電壓電路的低壓器件后傳輸到芯片地，電流轉電壓電路形成相對芯片地的采樣電壓的步驟。本專利技術通過先用低壓器件把相對電池電壓轉換成電流，再把此電流流經一個連接到芯片地的采樣電流電路的復制電路，從而轉換成對芯片地的電池采樣電壓，由于采樣和還原都用完全一樣的低壓器件，從而利用很小的面積和很高的精度完成對高壓端電池電壓的采樣。避免了使用過多的高壓器件，實現控制芯片面積的效果。采用了上述技術解決方案，本專利技術無需過多的電器元件，以很小的芯片面積便可完成電池組高壓端電池的電壓采樣電路布圖設計，不僅在結構上得到有效簡化，更降低了制造成本，實現了精確的高壓端電池電壓的采樣工作。附圖說明通過閱讀參照如下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：圖1示出根據本專利技術的，一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路的原理框圖；以及圖2示出根據本專利技術的，一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路的具體結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖及具體實施方式對本專利技術進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施方式僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術的保護范圍。本專利技術的中心思想是采用低壓器件，對待采樣電池的電壓進行壓—電，電—壓轉化，具體的就是通過電壓轉電流電路把電池電壓轉換成電流，通過電流轉電壓電路把所述電流轉換成相對芯片地的采樣電壓。在一個優選例中，還可以包括一個偏置電路，參考圖1，圖1示出根據本專利技術的，一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路的原理框圖。其中，所述電壓采樣電路由電壓轉電流電路101，電流轉電壓電路201，以及偏置電路301組成，所述偏置電路301接在所述電壓轉電流電路101和電流轉電壓電路201之間。本領域技術人員理解，圖1提供了實現本專利技術的一個原理圖，以下參考圖2所示出的一個優選例，本領域技術人員可以根據圖1的原理，結合圖2，采用不同的低壓器件來實現這種高壓端電池的電壓采樣電路。圖2示出根據本專利技術的，一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路的具體結構示意圖。如圖2所示，電壓轉電流電路101和電流轉電壓電路201中的電器元件均相同，所述電流轉電壓電路是所述電壓轉電流電路的復制電路。如圖所示的電池組高壓端電池的電壓采樣電路的電路結構包括一高壓端電池bat，電壓轉電流電路101，電流轉電壓電路201以及偏置電路301，其中，在一個優選例中，高壓端電池bat有多節，為方便描述，在圖2中示出一節高壓端電池bat，電池負端與芯片地之間的虛線表示N節高壓端電池串聯，本領域技術人員理解，本專利技術適用于多節高壓端電池串聯的電池電壓采樣。進一步地，電壓轉電流電路101包括第一電阻Rsample，第一MOS管M1，其中，第一電阻Rsample一端連接所述高壓端電池bat的正極，另一端連接第一MOS管M1的源極，第一MOS管M1的柵極連接所述高壓端電池的負極，第一MOS管M1的漏極作為所述電壓轉電流電路的輸出端，用于輸出電流，而第一電阻Rsample的作用的將其兩端的電壓轉化為電流，這樣，就能將難以直接檢測的高壓端電池電壓轉化為電流了。當然，具體的電壓檢測還需要重新將所述電流轉化為一個參考電壓以方便檢測，在所述電壓轉電流電路101輸出端需要連接一個電流轉電壓電路。參考圖2，電流轉電壓電路201包括第二電阻Rrecovery，第二MOS管M2，其中，第二電阻Rrecovery一端作為電流轉電壓電路201的輸入端，另一端連接所述第二MOS管M2的源極，所述第二MOS管M2的漏極和柵極均接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高端電池電壓的采樣電路及方法，其特征在于，包括電壓轉電流電路，電流轉電壓電路，所述電壓轉電流電路用于把電池電壓轉換成電流，所述電流通過所述電流轉電壓電路傳輸到芯片地，所述電流轉電壓電路兩端形成的電壓差為采樣電壓，所述電流轉電壓電路是所述電壓轉電流電路的鏡像復制電路，所述采樣電壓值等于所述高壓電池電壓值。

【技術特征摘要】
1.一種電池組高壓端電池的電壓采樣電路，其特征在于，包括電壓轉電流電路和電流轉電壓電路，所述電壓轉電流電路用于把高壓端電池電壓轉換成電流，所述電流通過所述電流轉電壓電路傳輸到芯片地，所述電流轉電壓電路兩端形成的電壓差為采樣電壓，所述電流轉電壓電路是所述電壓轉電流電路的鏡像復制電路，所述采樣電壓值等于所述高壓端電池電壓值；所述電壓轉電流電路包括第一電阻和第一MOS管，所述第一電阻一端連接所述第一MOS管的源極，另一端連接所述高壓端電池的正極，所述第一MOS管的柵極連接所述高壓端電池的負極，所述第一MOS管的漏極作為所述電壓轉電流電路的輸出端，用于輸出電流；所述電流轉電壓電路包括第二電阻和第二MOS管，所述第二電阻一端作為所述電流轉電壓電路的輸入端，另一端連接所述第二MOS管的源極，所述第二MOS管的漏極和柵極均接芯片地；所述第一MOS管和所述第二MOS管均為低壓MOS管；還包括連接在所述電壓轉電流電路和所述電流轉電壓電路之間的偏置電路，由高壓MOS管構成，用于防止所述第一MOS管和所述第二MOS管被高壓電擊...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付則松，馬先林，王磊，蕭碩，
申請(專利權)人：華潤矽威科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：