一种高端电池电压的采样电路及方法技术

本发明专利技术提供一种高端电池电压的采样电路，包括电压转电流电路，电流转电压电路，所述电流转电压电路是所述电压转电流电路的复制电路，所述两电路中包含相同数量的的低压器件，所述电压转电流电路的输入端连接高压电池，输出端连接所述电流转电压电路的输入端，所述电流转电压电路的输出端接芯片地，还包括一偏置电路连接在所述电压转电流电路和所述电流转电压电路之间，其用于提供偏置电压。还提供一种高端电池电压的采样方法，用于多节电池串联的电池电压采样的电路之中，包括将待采样电压转化为电流的步骤；使所述电流通过电流转电压电路的步骤。

【技术实现步骤摘要】
一种电池组高压端电池的电压采样电路及方法
本专利技术涉及集成电路中的电池电压检测技术，尤其涉及一种电池组高压端电池的电压采样电路及方法。
技术介绍
随着充电电池在电动工具，电动自行车，电动汽车中大规模应用；为了最大限度的保护电池和最大限度的延长电池的使用寿命以及准确的告知电池的剩余使用时间，使得对电池电量的实时精确监测成为必不可少的部分；然而在一般的电动工具，电动自行车和电动汽车中，电池的使用数量为少则几节串联，多则上百节串联在一起使用，需要几个或几十个芯片级联来实现；然而即使这样，每个芯片上电池的绝对电压也是很高的，为了得到每节电池电压，以便让给芯片本身的低压ADC或单片机上的ADC进行进一步处理，高压采样电路是必不可少的。目前市场上常规的采样方法主要包括以下两种，一是直接用耐高压的MOS管构成的比例电路来采绝对电池电压并把它转换成相对芯片地的相对电压；这样用高压MOS管构成的比例电路的面积相当大，并且有N节电池就需要N-1个这样的比例电路，其对芯片成本来说是相当高的，还有就是这样的高压管的匹配性很差，从而造成采样精度不高；另一种方法就是用电容采样的方法，即先用高压MOS开关把电容两端分别连接待测电池的两端，完成对电池采样后，再把电池的下极板接到芯片的地，把电容的上极板接到一个单位增益运放的正输入端，从而完成对高压端电池的采样；这种方法理论上可以很精确把高压端电池电压转换成相对芯片地电池电压，但是由于每节电池都需要两个面积大的高压开关，当它完成电池采样后开关关断时的沟道电荷的转移效应会对采样精度有很大的影响，要保持一定的采样精度，就需要很大的采样电容，加上高压解码开关控制电路，其对芯片地面积成本要求是很大的。针对集成电路封装需求，需要在较小的面积实现电压采样，现有技术无法满足这样的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用一种新的电池组高压端电池的电压采样方法，即电流采样方法。针对现有技术的缺点，本专利技术提供一种电池组高压端电池的电压采样电路，其中，包括电压转电流电路，电流转电压电路，所述电压转电流电路用于把电池电压转换成电流，所述电流通过所述电流转电压电路传输到芯片地，所述电流转电压电路两端形成的电压差为采样电压，所述电流转电压电路是所述电压转电流电路的镜像复制电路，所述采样电压值等于所述高压端电池电压值。上述的电池组高压端电池的电压采样电路，其中，所述电流转电压电路是所述电压转电流电路的镜像复制电路。上述的电池组高压端电池的电压采样电路，其中，所述电压转电流电路包括第一电阻和第一MOS管，所述第一电阻一端连接所述第一MOS管的源极，另一端连接所述高压端电池的正极，所述第一MOS管的栅极连接所述高压端电池的负极，所述第一MOS管的漏极作为所述电压转电流电路的输出端，用于输出电流。上述的电池组高压端电池的电压采样电路，其中，所述电流转电压电路包括第二电阻和第二MOS管，所述第二电阻一端作为所述电流转电压电路的输入端，另一端连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极和栅极均接芯片地。上述的电池组高压端电池的电压采样电路，其中，所述第二电阻和所述第一电阻相同，所述第二MOS管和所述第一MOS管相同。上述的电池组高压端电池的电压采样电路，其中，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为低压MOS管。上述的电池组高压端电池的电压采样电路，其中，还包括一偏置电路，所述偏置电路连接在所述电压转电流电路和电流转电压电路之间，其用于防止所述第一MOS管和所述第二MOS管被高压击穿。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种电池组高压端电池的电压采样方法，用于多级电池级联的电池电压采样的电路之中，其中，包括：用电压转电流电路的低压器件将待采样高压转换成电流的步骤；所述电流通过电流转电压电路的低压器件后传输到芯片地，电流转电压电路形成相对芯片地的采样电压的步骤。本专利技术通过先用低压器件把相对电池电压转换成电流，再把此电流流经一个连接到芯片地的采样电流电路的复制电路，从而转换成对芯片地的电池采样电压，由于采样和还原都用完全一样的低压器件，从而利用很小的面积和很高的精度完成对高压端电池电压的采样。避免了使用过多的高压器件，实现控制芯片面积的效果。采用了上述技术解决方案，本专利技术无需过多的电器元件，以很小的芯片面积便可完成电池组高压端电池的电压采样电路布图设计，不仅在结构上得到有效简化，更降低了制造成本，实现了精确的高压端电池电压的采样工作。附图说明通过阅读参照如下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出根据本专利技术的，一种电池组高压端电池的电压采样电路的原理框图；以及图2示出根据本专利技术的，一种电池组高压端电池的电压采样电路的具体结构示意图。具体实施方式以下结合附图及具体实施方式对本专利技术进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的保护范围。本专利技术的中心思想是采用低压器件，对待采样电池的电压进行压—电，电—压转化，具体的就是通过电压转电流电路把电池电压转换成电流，通过电流转电压电路把所述电流转换成相对芯片地的采样电压。在一个优选例中，还可以包括一个偏置电路，参考图1，图1示出根据本专利技术的，一种电池组高压端电池的电压采样电路的原理框图。其中，所述电压采样电路由电压转电流电路101，电流转电压电路201，以及偏置电路301组成，所述偏置电路301接在所述电压转电流电路101和电流转电压电路201之间。本领域技术人员理解，图1提供了实现本专利技术的一个原理图，以下参考图2所示出的一个优选例，本领域技术人员可以根据图1的原理，结合图2，采用不同的低压器件来实现这种高压端电池的电压采样电路。图2示出根据本专利技术的，一种电池组高压端电池的电压采样电路的具体结构示意图。如图2所示，电压转电流电路101和电流转电压电路201中的电器元件均相同，所述电流转电压电路是所述电压转电流电路的复制电路。如图所示的电池组高压端电池的电压采样电路的电路结构包括一高压端电池bat，电压转电流电路101，电流转电压电路201以及偏置电路301，其中，在一个优选例中，高压端电池bat有多节，为方便描述，在图2中示出一节高压端电池bat，电池负端与芯片地之间的虚线表示N节高压端电池串联，本领域技术人员理解，本专利技术适用于多节高压端电池串联的电池电压采样。进一步地，电压转电流电路101包括第一电阻Rsample，第一MOS管M1，其中，第一电阻Rsample一端连接所述高压端电池bat的正极，另一端连接第一MOS管M1的源极，第一MOS管M1的栅极连接所述高压端电池的负极，第一MOS管M1的漏极作为所述电压转电流电路的输出端，用于输出电流，而第一电阻Rsample的作用的将其两端的电压转化为电流，这样，就能将难以直接检测的高压端电池电压转化为电流了。当然，具体的电压检测还需要重新将所述电流转化为一个参考电压以方便检测，在所述电压转电流电路101输出端需要连接一个电流转电压电路。参考图2，电流转电压电路201包括第二电阻Rrecovery，第二MOS管M2，其中，第二电阻Rrecovery一端作为电流转电压电路201的输入端，另一端连接所述第二MOS管M2的源极，所述第二MOS管M2的漏极和栅极均接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高端电池电压的采样电路及方法，其特征在于，包括电压转电流电路，电流转电压电路，所述电压转电流电路用于把电池电压转换成电流，所述电流通过所述电流转电压电路传输到芯片地，所述电流转电压电路两端形成的电压差为采样电压，所述电流转电压电路是所述电压转电流电路的镜像复制电路，所述采样电压值等于所述高压电池电压值。

【技术特征摘要】
1.一种电池组高压端电池的电压采样电路，其特征在于，包括电压转电流电路和电流转电压电路，所述电压转电流电路用于把高压端电池电压转换成电流，所述电流通过所述电流转电压电路传输到芯片地，所述电流转电压电路两端形成的电压差为采样电压，所述电流转电压电路是所述电压转电流电路的镜像复制电路，所述采样电压值等于所述高压端电池电压值；所述电压转电流电路包括第一电阻和第一MOS管，所述第一电阻一端连接所述第一MOS管的源极，另一端连接所述高压端电池的正极，所述第一MOS管的栅极连接所述高压端电池的负极，所述第一MOS管的漏极作为所述电压转电流电路的输出端，用于输出电流；所述电流转电压电路包括第二电阻和第二MOS管，所述第二电阻一端作为所述电流转电压电路的输入端，另一端连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极和栅极均接芯片地；所述第一MOS管和所述第二MOS管均为低压MOS管；还包括连接在所述电压转电流电路和所述电流转电压电路之间的偏置电路，由高压MOS管构成，用于防止所述第一MOS管和所述第二MOS管被高压电击...

【专利技术属性】
技术研发人员：付则松，马先林，王磊，萧硕，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：