模拟前端芯片电路和电池管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种模拟前端芯片电路和电池管理系统，包括BAT引脚、PACK引脚，以及依次顺序连接的功能选择模块、可配置电压采集模块、电压比较模块和检测结果输出模块；可配置电压采集模块与BAT引脚和PACK引脚相连接；BAT引脚与外接电池相连；PACK引脚与外接负载或外接充电器相连。该方式中，通过将充电器检测电路和负载检测电路合并到一个PIN脚中，从而降低模拟前端芯片中高压器件数量，进而减小模拟前端芯片面积。前端芯片面积。前端芯片面积。

【技术实现步骤摘要】
模拟前端芯片电路和电池管理系统


[0001]本专利技术涉及电池管理
，尤其是涉及一种模拟前端芯片电路和电池管理系统。

技术介绍

[0002]BMS系统(Battery Management System)是对电池进行监控和管理的系统，通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池综合性能的电子和软件系统。
[0003]在带高边开关控制的BMS系统中，通常采用专用的模拟前端芯片(AFE)对电池包的电压、电流、温度等信息进行采集，同时为了获取电池充电器(Charger)的插入和拔出、负载(Load)的插入和拔出信息，AFE通常需要内置专门的充电器检测电路(Charger Detection Circuit)和负载检测电路(Load Detection Circuit)。
[0004]现有常见的充电器检测和负载检测方案中，设置独立的芯片PIN脚CHARGER连接到充电器检测电路、独立的PIN脚LOAD与负载检测电路相连。但PIN脚LOAD通常除了用于负载检测外没有其他功能上的作用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种模拟前端芯片电路和电池管理系统，通过将充电器检测电路和负载检测电路合并到一个PIN脚中，从而降低模拟前端芯片中高压器件数量，进而减小模拟前端芯片面积。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种模拟前端芯片电路，包括BAT引脚、PACK引脚，以及依次顺序连接的功能选择模块、可配置电压采集模块、电压比较模块和检测结果输出模块；可配置电压采集模块与BAT引脚和PACK引脚相连接；BAT引脚与外接电池相连；PACK引脚与外接负载或外接充电器相连；功能选择模块，用于获取检测使能信号，并将检测使能信号发送至可配置电压采集模块；检测使能信号包括充电器检测使能信号和负载检测使能信号；可配置电压采集模块，用于当充电器检测使能信号有效和/或负载检测使能信号有效时，输出第一电压至电压比较模块；其中，当充电器检测使能信号有效时，第一电压为充电器检测电压；当负载检测使能信号有效时，第一电压为负载检测电压；电压比较模块，用于将第一电压与预设的参考电压进行比较，并将比较结果输出至检测结果输出模块；检测结果输出模块，用于根据比较结果输出充电器检测结果或负载检测结果。
[0007]进一步的，功能选择模块包括充电器检测使能信号输入引脚、负载检测使能信号输入引脚以及第一逻辑门电路；充电器检测使能信号输入引脚与第一逻辑门电路相连接，并向第一逻辑门电路传输充电器检测使能信号；负载检测使能信号输入引脚与可配置电压采集模块相连，并向可配置电压采集模块传输负载检测使能信号，还与第一逻辑门电路相连接，并向第一逻辑门电路传输负载检测使能信号；第一逻辑门电路，用于基于接收到的充电器检测使能信号和负载检测使能信号生成控制信号输出高电平至可配置电压采集模块。
[0008]进一步的，可配置电压采集模块包括第二PMOS管和分压电阻阵列；第二PMOS管的栅极与BAT引脚相连，源极与PACK引脚相连，漏极与分压电阻阵列相连；分压电阻阵列，用于在第二PMOS管导通时，接收第二PMOS管的漏极电流，并根据漏极电流生成充电器检测电压，并输出至电压比较模块。
[0009]进一步的，可配置电压采集模块还包括第一PMOS管、第一二极管、第四电阻、第五电阻和顺序连接的第一电阻、第二电阻、第一NMOS管和第三电阻；第一NMOS管的栅极与功能选择模块相连；第一NMOS管的漏极与第二电阻的第二端相连，源极与第三电阻的第一端相连；第三电阻的第二端接地；第一电阻的第一端和第一PMOS管的源极分别与BAT引脚相连；第四电阻的第一端与第一PMOS管的源极相连；第四电阻的第二端与第二PMOS管的栅极相连；第一PMOS管的栅极与第一电阻的第二端相连；第一PMOS管的漏极与第一二极管的第一端相连；第一二极管的第二端与第五电阻的第一端相连；第五电阻、分压电阻阵列和第二PMOS管的漏极相交于第一公共点；第一NMOS管，用于当负载检测使能信号有效时开启，以使第一PMOS管开启；分压电阻阵列，用于在第一PMOS管导通时，接收第一PMOS管的漏极电流，并根据漏极电流生成负载检测电压，并输出至电压比较模块。
[0010]进一步的，分压电阻阵列包括顺序连接的第六电阻、第二NMOS管、第七电阻、第一比较电阻和第二比较电阻；第二NMOS管的源极与第七电阻的第一端相连；第二NMOS管的栅极与功能选择模块相连；第二NMOS管的漏极与第六电阻的第二端相连；第六电阻的第一端与第一公共点相连；第七电阻的第二端、第一比较电阻的第一端和电压比较模块相交于第一节点；第一比较电阻的第二端、第二比较电阻的第一端和电压比较模块相交于第二节点；第二NMOS管，用于当充电器检测使能信号有效时开启，以获取第二PMOS管的漏极电流；当负载检测使能信号有效时开启，获取第一PMOS管的漏极电流；第二比较电阻，用于根据第二PMOS管的漏极电流生成充电器检测电压，并通过第二节点将充电器检测电压发送至电压比较模块；第一比较电阻、第六电阻、第七电阻和第二比较电阻，用于根据第一PMOS管的漏极电流生成负载检测电压，并通过第一节点将负载检测电压发送至电压比较模块。
[0011]进一步的，电压比较模块包括第三NMOS管、第四NMOS管、比较器；第三NMOS管的漏极与第一节点相连；第三NMOS管的栅极与功能选择模块相连；第三NMOS管的源极与第四NMOS管的漏极相连；第四NMOS管的源极与第二节点相连；第四NMOS管的栅极与功能选择模块相连；比较器的第一输入端与第三NMOS管的源极和第四NMOS管的漏极之间相连；比较器的第二输入端与参考电压输入端相连；第三NMOS管，用于当负载检测使能信号有效时导通，获取负载检测电压并输出至比较器；第四NMOS管，用于当充电器检测使能信号有效时导通，获取充电器检测电压并输出至比较器。
[0012]进一步的，分压电阻阵列包括顺序连接的第六电阻、第二NMOS管、第一比较电阻和第二比较电阻；电压比较模块包括比较器；第二NMOS管的源极与第一比较电阻的第一端相连；第二NMOS管的栅极与功能选择模块相连；第二NMOS管的漏极与第六电阻的第二端相连；第六电阻的第一端与第一公共点相连；第二比较电阻的第二端接地；第一比较电阻的第二端、第二比较电阻的第一端和比较器的第一输入端相交于第三节点；比较器的第二输入端与参考电压输入端相连；第二NMOS管，用于当充电器检测使能信号有效时开启，以获取第二PMOS管的漏极电流；当负载检测使能信号有效时开启，获取第一PMOS管的漏极电流；第二比较电阻，用于根据第二PMOS管的漏极电流生成充电器检测电压，并通过第三节点将充电器
检测电压发送至比较器；第一比较电阻、第六电阻和第二比较电阻，用于根据第一PMOS管的漏极电流生成负载检测电压，并通过第三节点将负载检测电压发送至比较器。
[0013]进一步的，检测结果输出模块包括第二逻辑门电路、第三逻辑门电路、充电器检测信号输出引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟前端芯片电路，其特征在于，包括BAT引脚、PACK引脚，以及依次顺序连接的功能选择模块、可配置电压采集模块、电压比较模块和检测结果输出模块；所述可配置电压采集模块与所述BAT引脚和PACK引脚相连接；所述BAT引脚与外接电池相连；所述PACK引脚与外接负载或外接充电器相连；所述功能选择模块，用于获取检测使能信号，并将所述检测使能信号发送至所述可配置电压采集模块；所述检测使能信号包括充电器检测使能信号和负载检测使能信号；所述可配置电压采集模块，用于当所述充电器检测使能信号有效和/或所述负载检测使能信号有效时，输出第一电压至所述电压比较模块；其中，当所述充电器检测使能信号有效时，所述第一电压为充电器检测电压；当所述负载检测使能信号有效时，所述第一电压为负载检测电压；所述电压比较模块，用于将所述第一电压与预设的参考电压进行比较，并将比较结果输出至所述检测结果输出模块；所述检测结果输出模块，用于根据所述比较结果输出充电器检测结果或负载检测结果。2.根据权利要求1所述的模拟前端芯片电路，其特征在于，所述功能选择模块包括充电器检测使能信号输入引脚、负载检测使能信号输入引脚以及第一逻辑门电路；所述充电器检测使能信号输入引脚与所述第一逻辑门电路相连接，并向所述第一逻辑门电路传输充电器检测使能信号；所述负载检测使能信号输入引脚与所述可配置电压采集模块相连，并向所述可配置电压采集模块传输所述负载检测使能信号，还与所述第一逻辑门电路相连接，并向所述第一逻辑门电路传输所述负载检测使能信号；所述第一逻辑门电路，用于基于接收到的所述充电器检测使能信号和所述负载检测使能信号生成控制信号输出高电平至所述可配置电压采集模块。3.根据权利要求1所述的模拟前端芯片电路，其特征在于，所述可配置电压采集模块包括第二PMOS管和分压电阻阵列；所述第二PMOS管的栅极与所述BAT引脚相连，源极与所述PACK引脚相连，漏极与所述分压电阻阵列相连；所述分压电阻阵列，用于在所述第二PMOS管导通时，接收所述第二PMOS管的漏极电流，并根据所述漏极电流生成所述充电器检测电压，并输出至所述电压比较模块。4.根据权利要求3所述的模拟前端芯片电路，其特征在于，所述可配置电压采集模块还包括第一PMOS管、第一二极管、第四电阻、第五电阻和顺序连接的第一电阻、第二电阻、第一NMOS管和第三电阻；所述第一NMOS管的栅极与所述功能选择模块相连；所述第一NMOS管的漏极与所述第二电阻的第二端相连，源极与所述第三电阻的第一端相连；所述第三电阻的第二端接地；所述第一电阻的第一端和所述第一PMOS管的源极分别与所述BAT引脚相连；所述第四电阻的第一端与所述第一PMOS管的源极相连；所述第四电阻的第二端与所述第二PMOS管的栅极相连；所述第一PMOS管的栅极与所述第一电阻的第二端相连；所述第一PMOS管的漏极与所述第一二极管的第一端相连；所述第一二极管的第二端与所述第五电阻的第一端相连；所述
第五电阻、所述分压电阻阵列和所述第二PMOS管的漏极相交于第一公共点；所述第一NMOS管，用于当所述负载检测使能信号有效时开启，以使所述第一PMOS管开启；所述分压电阻阵列，用于在所述第一PMOS管导通时，接收所述第一PMOS管的漏极电流，并根据所述漏极电流生成负载检测电压，并输出至所述电压比较模块。5.根据权利要求4所述的模拟前端芯片电路，其特征在于，所述分压电阻阵列包括顺序连接的第六电阻、第二NMOS管、第七电阻、第一比较电阻和第二比较电阻；所述第二NMOS管的源极与所述第七电阻的第一端相连；所述第二NMOS管的栅极与所述功能选择模块相连；所述第二NMOS管的漏极与所述第六电阻的第二端相连；所述第六电阻的第一端与所述第一公共点相连；所述第七电阻的第二端、所述第一比较电阻的第一端和所述电压比较模块相交于第一节点；所述第一比较电阻的第二端、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周琦，
申请(专利权)人：思瑞浦微电子科技苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：