專利名稱：一種具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多功能電池管理技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計(jì)一種具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片。
背景技術(shù)：
對(duì)電池的管理主要涉及充電、放電和監(jiān)測(cè)方面。傳統(tǒng)的對(duì)對(duì)可充電電池的管理方面涉及:充電方案:由電源到充電管理模塊(CHARGER)到電池；放電方案:1.電池直接到用電設(shè)備；2.電池經(jīng)過(guò)DCDC(或是其他穩(wěn)壓功能模塊)后再提供給設(shè)備；電量監(jiān)測(cè):電量計(jì)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同的電池應(yīng)用領(lǐng)域，所需要的電池管理方案不一樣，因而傳統(tǒng)的電源功能的芯片皆為單一功能。但隨著近年來(lái)充電電池運(yùn)用領(lǐng)域不斷加大，對(duì)電池運(yùn)用的綜合管理也成了必然。傳統(tǒng)解決具備對(duì)電池充電、放電和電量監(jiān)測(cè)的大多方案為采用充電管理(CHARGER)芯片、DCDC芯片、電量計(jì)和外圍器件完成，不僅電路復(fù)雜、占用空間大，影響最為嚴(yán)重的是功耗大且成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種具有應(yīng)用靈活且功耗低的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，包括:充電模塊，用于對(duì)電池進(jìn)行充電管理；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，用于接收來(lái)自所述電池的供電，并向負(fù)載供電；采樣模塊，用于對(duì)所述電池的溫度、電壓和電流進(jìn)行采樣；轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊與所述采樣模塊相連，用于將所述溫度、電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)；接口模塊，用于與芯片的外部進(jìn)行通訊；中斷控制模塊，用于控制所述芯片的中斷源發(fā)送中斷請(qǐng)求；以及控制模塊，所述控制模塊分別與所述充電模塊、所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、所述轉(zhuǎn)換模塊、所述接口模塊和所述中斷控制模塊相連，所述控制模塊根據(jù)來(lái)自所述轉(zhuǎn)換模塊的所述溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)監(jiān)測(cè)所述電池的可用剩余容量及所述電池的全部可用容量，并對(duì)所述充電模塊和所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行控制，以及通過(guò)所述接口模塊與所述芯片的外部進(jìn)行通訊，響應(yīng)所述中斷請(qǐng)求。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的智能控制，具有較高的控制精度，并且將電量計(jì)算、DC/DC轉(zhuǎn)換和充電管理集成到一起，從而使得芯片具有更小的面積，更少的管腳以及需要更少的外圍器件，達(dá)到減小體積、提高性能降低成本和功耗的目的。電路參數(shù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和電池型號(hào)由軟件進(jìn)行相應(yīng)更改，提高產(chǎn)品的適應(yīng)能力和實(shí)用性。采用控制模塊進(jìn)行中央控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)控制的靈活性，也提高產(chǎn)了品實(shí)用性。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片的示意圖；圖2為圖1所示的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中的充電模塊的電路圖；圖4為圖1中DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；圖5為圖1所示的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片的供電示意圖；圖6為電池的電量計(jì)算示意圖；和圖7為圖1所示的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片的工作模式的切換示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。下面參考圖1至圖7描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100包括:充電模塊110，用于對(duì)電池進(jìn)行充電管理；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120，用于對(duì)電池供電；采樣模塊130，用于對(duì)電池的溫度、電壓和電流進(jìn)行采樣；轉(zhuǎn)換模塊140，與采樣模塊130相連，用于將溫度、電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)；接口模塊150，用于與芯片100的外部進(jìn)行通訊；中斷控制模塊160，用于控制芯片100的中斷源發(fā)送中斷請(qǐng)求；控制模塊170，分別與充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120、轉(zhuǎn)換模塊140、接口模塊150和中斷控制模塊160相連，控制模塊170根據(jù)來(lái)自轉(zhuǎn)換模塊140的溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)監(jiān)測(cè)電池的可用剩余容量及電池的全部可用容量，并對(duì)充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120進(jìn)行控制，以及通過(guò)接口模塊150與芯片的外部進(jìn)行通訊，響應(yīng)中斷請(qǐng)求。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的智能控制，具有較高的控制精度，并且將電量計(jì)算、DC/DC轉(zhuǎn)換和充電管理集成到一起，從而使得芯片具有更小的面積，更少的管腳以及需要更少的外圍器件，達(dá)到減小體積、提高性能降低成本和功耗的目的。電路參數(shù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和電池型號(hào)由軟件進(jìn)行相應(yīng)更改，提高產(chǎn)品的適應(yīng)能力和實(shí)用性。采用控制模塊進(jìn)行中央控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)控制的靈活性，也提高產(chǎn)了品實(shí)用性。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100還包括電源管理(Power Management)模塊180，分別與充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170相連，用于為充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170供電，并提供基準(zhǔn)電壓和偏置電流，以及上電復(fù)位功能。具體而言，電源管理模塊180包括供電單元(low-dropout regulator, LD0) 181,用于向充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170供電；上電復(fù)位單元(power on reset，P0R)，用于向充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170提供上電復(fù)位功能；基準(zhǔn)電壓及偏置電流單元，用于向充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170提供基準(zhǔn)電壓和偏置電流。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100還包括時(shí)鐘管理模塊190。時(shí)鐘管理模塊190分別與DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170相連，用于為DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170提供時(shí)鐘。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，接口模塊150包括I2C(inter integrated circuit,兩線式串行總線)單元和GPIO (general purpose input output,通用輸入/輸出接口)控制單元。I2C單元負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)I2C從機(jī)協(xié)議。正常工作模式下負(fù)責(zé)響應(yīng)外部主機(jī)請(qǐng)求，由控制模塊170負(fù)責(zé)管理和指令分析。GPIO單元是由控制模塊170的P 口實(shí)現(xiàn)，共一組8位?？梢詫?shí)現(xiàn)的工作模式包括:LED燈任意顯示、段碼屏顯示、單總線從機(jī)端、按鍵輸入(中斷形式)以及串口和并口輸入?？衫斫猓鲜龉ぷ髂Ｊ街皇浅鲇谑纠哪康?，接口模塊150可以實(shí)現(xiàn)的工作模式不限于上述實(shí)施例。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊170可以為8051單片機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)所有數(shù)字模擬模塊的初始化、電量運(yùn)算與存儲(chǔ)、響應(yīng)外部通訊和中斷請(qǐng)求。中斷控制模塊160負(fù)責(zé)管理全芯片中斷源，安排中斷寄存器、中斷屏蔽、中斷優(yōu)先級(jí)等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊170包括微控制單元171、靜態(tài)存儲(chǔ)器172、閃存(Flash)及閃存控制器173，其中，閃存控制器173對(duì)Flash數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行讀寫(xiě)訪問(wèn)。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100還包括計(jì)時(shí)器(Watch Dog) 300，用于監(jiān)測(cè)芯片100的運(yùn)行狀態(tài)。下面結(jié)合圖3至圖7對(duì)具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100的充電過(guò)程進(jìn)行描述。采樣模塊130對(duì)電池的溫度、電壓和電流進(jìn)行采樣，得到電池的溫度信號(hào)、電壓信號(hào)和電流信號(hào)。然后，采樣模塊130將上述電信號(hào)發(fā)送至轉(zhuǎn)換模塊140，由轉(zhuǎn)換模塊140將上述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，即轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)字信號(hào)、電壓數(shù)字信號(hào)和電流數(shù)字信號(hào)。轉(zhuǎn)換模塊140將上述轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)字信號(hào)、電壓數(shù)字信號(hào)和電流數(shù)字信號(hào)發(fā)送至控制模塊170，作為電池的電量計(jì)算的參考數(shù)據(jù)?？刂颇K170根據(jù)接收到的上述參考數(shù)據(jù)獲取電池的狀態(tài)以及芯片的工作環(huán)境，從而控制充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120、轉(zhuǎn)換模塊140、接口模塊150和中斷控制模塊160進(jìn)入相應(yīng)的工作狀態(tài)。充電模塊110在控制模塊170的控制下具有以下三種充電模式:(I)涓流模式:控制模塊170根據(jù)接收到的參考數(shù)據(jù)，判斷電池電壓小于第一閾值時(shí)，控制充電模塊110以涓流對(duì)電池進(jìn)行充電。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，當(dāng)電池為鋰電池時(shí)，第一閾值可以為3V。(2)恒流模式:控制模塊170根據(jù)接收到的參考數(shù)據(jù)，判斷電池電壓大于第一閾值但小于第二閾值時(shí)，控制充電模塊110以恒流對(duì)電池進(jìn)行充電。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，當(dāng)電池為鋰電池時(shí)，第二閾值可以為4.2V。(3)恒壓模式，控制模塊170根據(jù)接收到的參考數(shù)據(jù)，判斷電池電壓大于第二閾值時(shí)，控制充電模塊110以恒壓進(jìn)行充電。充電模塊110在對(duì)電池進(jìn)行恒壓充電過(guò)程中，如果充電電流低于預(yù)設(shè)電流閾值，則認(rèn)為電池已經(jīng)充滿，充電模塊110停止充電。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100還包括存儲(chǔ)器，用于保存第一閾值、第二閾值、預(yù)設(shè)電流閾值和電量計(jì)算參數(shù)。電量計(jì)算參數(shù)包括采樣模塊130采集到的電池參數(shù)和電池基本參數(shù)。其中，采樣模塊130采集到的電池參數(shù)包括:電池的溫度、電壓和電流。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器可以為SRAM(Static RAM，靜態(tài)存儲(chǔ)器)。如圖3所示，控制模塊170還包括充電模式控制(MODE CONTROL)單元111和模式切換(MODE SffITH)單元112，其中，充電模式控制單元111通過(guò)判斷電池200的狀態(tài)來(lái)改變對(duì)電池的充電狀態(tài)。充電模式控制單元111可以由檢測(cè)電路和多個(gè)比較器實(shí)現(xiàn)，也可以集成在微控制單元171中。模式切換(MODE SffITH)單元在控制模塊170的控制恒流/恒壓的切換。溫度檢測(cè)單元113用于檢測(cè)電池的溫度。其中，溫度檢測(cè)單元113可以集成在采樣模塊130中。充電模塊110根據(jù)控制模塊170選定的模式，由功率管對(duì)電池進(jìn)行充電。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，充電模塊110對(duì)電池進(jìn)行充電的電量由外部直流電源供電。在不對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，充電模塊110停止工作，不消耗電源。當(dāng)有電源接入時(shí)，例如電源管理模塊180向充電模塊110供電時(shí)，充電模塊110自己?jiǎn)?dòng)以向電池充電。由于電池的電壓隨電池電量的變化波動(dòng)較大，而且電池自身的電壓不適合負(fù)載的要求，需要對(duì)電池輸出的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120由電池進(jìn)行供電，并將來(lái)自電池的電量進(jìn)行轉(zhuǎn)換以向負(fù)載供電。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120將電池輸出的電壓升高/降低后再提供給負(fù)載。圖4示出了升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120的電路圖。DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120通過(guò)周期性間斷工作，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)器件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓，從而可以向負(fù)載提供合適的電壓。DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120中部分器件可以共用參考電壓(Vref)、偏置電流(Bias)和振蕩器(OSC)等，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。具體地，電池輸出的電壓VBAT輸入到電感L，將DCDC使能信號(hào)DOTC_EN分別接入到軟啟動(dòng)單元(Start_up) I和使能端(EN) 3，軟啟動(dòng)單元I向時(shí)鐘單元(OSC) 2發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，時(shí)鐘單元2向控制邏輯單元(Swiching Logic) 9提供時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘單元2進(jìn)一步向斜波補(bǔ)償單元(slope comp)4提供時(shí)鐘信號(hào),斜波補(bǔ)償單元4輸出信號(hào)值電流檢測(cè)單元(I_sence)8。VBGR輸入作為參考電壓Vref，PBIAS提供偏置電流Bias，偏置電流Bias對(duì)參考電壓Vref進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過(guò)調(diào)整后的參考電壓Vref分別輸入到誤差放大器(EA) 5的一個(gè)輸入端和過(guò)壓檢測(cè)單兀(OV) 7的一個(gè)輸入端。誤差放大器5的輸出端與比較器6的一個(gè)輸入端相連，比較器6的另一個(gè)輸入端與電流檢測(cè)單元8相連。電流檢測(cè)單元接收電流檢測(cè)信號(hào)I_SEN以檢測(cè)電流。輸出電壓反饋接入過(guò)壓檢測(cè)單元7的另一個(gè)輸入端。比較器6和過(guò)壓檢測(cè)單元7的輸出端接入控制邏輯單元9。接入電池電壓VBAT的電感L與二極管D的正極相連，二極管D的負(fù)極與電容C2和負(fù)載10相連，其中電容C2和負(fù)載10并聯(lián)，負(fù)載10接收電池的供電。如圖5所示，由電源管理模塊180向具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100的充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170供電，充電模塊110在控制模塊170的控制下采用相應(yīng)的模式向電池供電。電池200進(jìn)一步向DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120供電，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120將電池輸出的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的電壓Vout輸出至外圍設(shè)備，再由外圍設(shè)備輸出到負(fù)載以向負(fù)載供電。供電單元181向充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170供電。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊170可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的可用剩余容量(RM)和電池的全部可用容量(FCC)。具體而言，如圖6所示，由采樣模塊130采集到的電池的溫度、電壓和電流的電信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊140轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至控制模塊170的微控制單元171。微控制單元171的時(shí)鐘由時(shí)鐘管理模塊190提供?？刂颇K170根據(jù)由電池的溫度、電壓和電流獲得的電池狀態(tài)以及靜態(tài)存儲(chǔ)器172中存儲(chǔ)的電池的基本參數(shù)進(jìn)行電量計(jì)算。由于具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100中的充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120中任一個(gè)模塊的工作均會(huì)影響到電池的電量，因此只要充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120中任一個(gè)工作，則必須計(jì)算電池的電量以更新電池?cái)?shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100的工作模式包括:(I)正常模式:當(dāng)充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120任一個(gè)處于工作狀態(tài)時(shí)，具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100執(zhí)行正常模式。(2)掛起模式:當(dāng)充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120均未處于工作狀態(tài)時(shí)，具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100執(zhí)行掛起模式。(3)休眠模式，具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100執(zhí)行掛起模式的時(shí)間超過(guò)預(yù)定時(shí)間后，轉(zhuǎn)入休眠模式。下面參考圖7描述具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100的工作模式的切換過(guò)程。S701:首先利用電源管理模塊180對(duì)充電模塊110、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120和控制模塊170上電。S702:具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100上電復(fù)位后進(jìn)入正常模式，控制模塊170收集電池的狀態(tài)以及電池所在環(huán)境的相關(guān)信息，綜合上述信息之后開(kāi)始進(jìn)行判斷。充電模塊110對(duì)電池進(jìn)行充電，默認(rèn)為涓流充電狀態(tài)。S703:在正常模式下，判斷是否進(jìn)行充放電或通訊，即判斷充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120是否處于工作狀態(tài)。其中，判斷是否進(jìn)行通訊，例如為判斷是否要求顯示電量。如果判斷進(jìn)行充放電或通訊，則執(zhí)行步驟S701，繼續(xù)執(zhí)行正常模式，否則執(zhí)行步驟S704。S704:執(zhí)行掛起模式，降低功耗。S705:在掛起模式下，判斷是否進(jìn)行充放電或通訊，即判斷充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120是否處于工作狀態(tài)。如果是，則執(zhí)行S701，正常模式，否則執(zhí)行S706。S706:判斷芯片100長(zhǎng)時(shí)間無(wú)動(dòng)作。S707:在掛起模式下，采用定時(shí)喚醒將掛起模式或休眠模式恢復(fù)至正常模式以進(jìn)行電量的精確計(jì)算。其中，定時(shí)喚醒的時(shí)間越短，則電量計(jì)算越精確。S708:執(zhí)行休眠模式，從而更深度地節(jié)省功耗。在休眠模式下，判斷是否進(jìn)行充放電或通訊，即判斷充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120是否處于工作狀態(tài)。如果是，則執(zhí)行步驟S701，進(jìn)入正常模式，否則繼續(xù)執(zhí)行休眠模式。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100從掛起模式或休眠模式轉(zhuǎn)入正常模式時(shí)，通過(guò)中斷控制模塊160對(duì)控制模塊170執(zhí)行中斷喚醒以進(jìn)入使芯片100進(jìn)入正常模式。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100還包括計(jì)時(shí)器，控制模塊170根據(jù)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間定時(shí)恢復(fù)正常工作以更新電量。由于在休眠模式下，控制模塊170對(duì)電量的計(jì)算有輕微的影響，采用定時(shí)喚醒將掛起模式或休眠模式恢復(fù)至正常模式以進(jìn)行電量的精確計(jì)算。其中，定時(shí)喚醒的時(shí)間越短，則電量計(jì)算越精確。下面分別對(duì)具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100的正常模式、掛起模式和休眠模式進(jìn)行詳細(xì)描述。A.正常模式在本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100上電復(fù)位后即進(jìn)入正常模式。這是由于具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100剛開(kāi)始工作，必須進(jìn)入正常模式，控制模塊170才能收集電池和環(huán)境信息以判斷該進(jìn)入的模式，相當(dāng)于初始化。在此基礎(chǔ)上，控制模塊170才會(huì)根據(jù)不同的信息進(jìn)入不同的模式。在正常模式下，各模塊均具有正常工作能力，可根據(jù)工作條件和控制模塊170的指令在不同狀態(tài)下工作。下面對(duì)正常模式下的各個(gè)模塊的工作情況進(jìn)行說(shuō)明:I)充電模塊110上電后默認(rèn)進(jìn)入涓流充電使能狀態(tài)，然后控制模塊170根據(jù)充電狀態(tài)控制充電模塊110完成涓流，恒流和恒壓等模式切換及開(kāi)啟關(guān)閉。由于控制模塊170是由電池供電，如果電池沒(méi)電了，控制模塊170將無(wú)法工作。充電模塊110由電源適配器(Adapter)供電，即使電池沒(méi)電時(shí)，當(dāng)插上電源適配器(Adapter)后,充電模塊110可以自己?jiǎn)?dòng)給電池充電，默認(rèn)的充電模式為涓流充電。當(dāng)充電模塊110給電池充電到一定程度之后，控制模塊170獲得了電源，開(kāi)始工作，穩(wěn)定后再控制充電模塊110，從而可以避免電池過(guò)放導(dǎo)致芯片100無(wú)法重新啟動(dòng)。2)DC-DC轉(zhuǎn)換模塊120根據(jù)可通過(guò)控制模塊170響應(yīng)外部按鍵請(qǐng)求，為負(fù)載提供電流，在負(fù)載不需要電流后自動(dòng)關(guān)閉。3)采樣模塊130和轉(zhuǎn)換模塊140以默認(rèn)電流，電壓，溫度采樣速率工作，同時(shí)可在控制模塊170的控制下調(diào)整采樣速率。4)控制模塊170正常計(jì)算電量，并及時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)接口模塊150輸出，同時(shí)快速處理各種中斷請(qǐng)求。5)接口模塊150處于正常工作狀態(tài)，隨時(shí)處理各種通信任務(wù)。B.掛起模式若本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100未處于充放電和通信狀態(tài)，為節(jié)省功耗，將自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。下面對(duì)休眠模式下的各個(gè)模塊的工作情況進(jìn)行說(shuō)明:I)充電模塊110不工作，但具有充電能力，一旦電源適配器插入即可進(jìn)入涓流充電狀態(tài)，充電模塊110工作之后，如前所述，電池的電量將會(huì)發(fā)生較大變化，因而充電模塊110啟動(dòng)的同時(shí)通過(guò)中斷控制模塊160中斷喚醒控制模塊170進(jìn)入工作模式，以便電量計(jì)算和后續(xù)控制。
2) DC-DC轉(zhuǎn)換模塊120不工作，放電按鍵可以觸發(fā)控制模塊170恢復(fù)正常工作，同時(shí)激活DC-DC轉(zhuǎn)換模塊120正常工作。3)控制模塊170根據(jù)計(jì)時(shí)器，定時(shí)恢復(fù)正常工作，執(zhí)行算法，更新電量。其中，定時(shí)的時(shí)間為可調(diào)整的。4)采樣模塊130和轉(zhuǎn)換模塊140默認(rèn)不工作，可定期由控制模塊170喚醒執(zhí)行采樣與轉(zhuǎn)換，采樣率可由控制模塊170編程設(shè)置。其中，定時(shí)的時(shí)間為可調(diào)整的。5)接口模塊150默認(rèn)不工作，但可以通過(guò)中斷方式喚醒控制模塊170處理外部通 目。C.休眠模式休眠模式是基于掛 起模式的深度省電模式，如果控制模塊170發(fā)現(xiàn)芯片100長(zhǎng)期處于掛起模式，那么將會(huì)進(jìn)入此模式。此模式下幾乎所有模塊處于關(guān)閉狀態(tài)，功耗極低。下面對(duì)休眠模式下的各個(gè)模塊的工作情況進(jìn)行說(shuō)明:I)充電模塊110不工作，但具有充電能力，一旦電源適配器插入即可進(jìn)入涓流充電狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)中斷控制模塊160中斷喚醒控制模塊170進(jìn)入工作模式。2) DC-DC轉(zhuǎn)換模塊120不工作，放電按鍵可以觸發(fā)恢復(fù)正常工作，同時(shí)激活DC-DC轉(zhuǎn)換模塊120正常工作。3)控制模塊170不工作，需要外部中斷喚醒。4)采樣模塊130和轉(zhuǎn)換模塊140不工作。5)接口模塊150不工作，但可以由外界觸發(fā)喚醒系統(tǒng)；6)時(shí)鐘管理模塊190不工作，但可有外界觸發(fā)及充電喚醒。本發(fā)明實(shí)施例提供的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片100進(jìn)入休眠模式前需要保存各種信息，恢復(fù)休眠模式時(shí)系統(tǒng)需要復(fù)位。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的智能控制，具有較高的控制精度，并且將電量計(jì)算、DC/DC轉(zhuǎn)換和充電管理集成到一起，從而使得芯片具有更小的面積，更少的管腳以及需要更少的外圍器件，達(dá)到減小體積、提高性能降低成本和功耗的目的。并且，充電模塊的第一閾值、第二閾值和預(yù)設(shè)電流閾值均可以由控制模塊統(tǒng)一控制。電路參數(shù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和電池型號(hào)由軟件進(jìn)行相應(yīng)更改，提高產(chǎn)品的適應(yīng)能力和實(shí)用性。采用控制模塊進(jìn)行中央控制，不僅到達(dá)控制的靈活性，也提高產(chǎn)了品實(shí)用性。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，包括: 充電模塊，用于對(duì)電池進(jìn)行充電管理； DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，用于接收來(lái)自所述電池的供電，并向負(fù)載供電； 采樣模塊，用于對(duì)所述電池的溫度、電壓和電流進(jìn)行采樣； 轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊與所述采樣模塊相連，用于將所述溫度、電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)； 接口模塊，用于與芯片的外部進(jìn)行通訊； 中斷控制模塊，用于控制所述芯片的中斷源發(fā)送中斷請(qǐng)求；以及 控制模塊，所述控制模塊分別與所述充電模塊、所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、所述轉(zhuǎn)換模塊、所述接口模塊和所述中斷控制模塊相連，所述控制模塊根據(jù)來(lái)自所述轉(zhuǎn)換模塊的所述溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)監(jiān)測(cè)所述電池的可用剩余容量及所述電池的全部可用容量，并對(duì)所述充電模塊和所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行控制，以及通過(guò)所述接口模塊與所述芯片的外部進(jìn)行通訊，響應(yīng)所述中斷請(qǐng)求。
2.如權(quán)利要求1所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，還包括: 時(shí)鐘管理模塊，所述時(shí)鐘管理模塊分別與所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊和所述控制模塊相連，用于為所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊和所述控制模塊提供時(shí)鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，還包括: 電源管理模塊，所述電源管理模塊分別與所述充電模塊、所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊和所述控制模塊相連，用于為所述充電模塊、所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊和所述控制模塊供電，并提供基準(zhǔn)電壓和偏置電流，以及提供上電復(fù)位功能。
4.如權(quán)利要求1所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，所述控制模塊在所述電池電壓小于第一閾值時(shí)，控制所述充電模塊以涓流進(jìn)行充電；所述控制模塊在所述電池電壓大于第一閾值但小于第二閾值時(shí)，控制所述充電模塊以恒流進(jìn)行充電；所述控制模塊在所述電池電壓大于第二閾值時(shí)，控制所述充電模塊以恒壓進(jìn)行充電。
5.如權(quán)利要求4所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，還包括存儲(chǔ)器，用于保存所述第一閾值和所述第二閾值，及電量計(jì)算參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，所述芯片工作模式包括正常模式、掛起模式和休眠模式，其中，在所述充電模塊和所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊任一個(gè)處于工作狀態(tài)時(shí)，所述芯片工作在所述正常模式；在充電模塊和所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊均未處于工作狀態(tài)，且未處于通信狀態(tài)時(shí)，所述芯片工作在所述掛起模式；在所述芯片處于所述掛起模式的時(shí)間超過(guò)預(yù)定時(shí)間之后，所述芯片工作在所述休眠模式。
7.如權(quán)利要求6所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，在所述芯片上電復(fù)位后進(jìn)入所述正常模式，且所述充電模塊默認(rèn)為涓流充電狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，在所述芯片從掛起模式或休眠模式轉(zhuǎn)入正常模式時(shí)，通過(guò)中斷喚醒所述控制模塊進(jìn)入正常模式。
9.如權(quán)利要求6所述的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片，其特征在于，還包括計(jì)時(shí)器，所述控制模塊根據(jù)所述計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間定時(shí)恢復(fù)正常工作以更新電量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片包括充電模塊，用于對(duì)電池進(jìn)行充電管理；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，用于接收來(lái)自電池的供電，并向負(fù)載供電；采樣模塊，用于對(duì)電池的溫度、電壓和電流進(jìn)行采樣；轉(zhuǎn)換模塊，用于將溫度、電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)；接口模塊，用于與芯片的外部進(jìn)行通訊；中斷控制模塊，用于控制芯片的中斷源發(fā)送中斷請(qǐng)求；控制模塊，根據(jù)溫度、電壓和電流的數(shù)字信號(hào)監(jiān)測(cè)電池的可用剩余容量及電池的全部可用容量，并對(duì)充電模塊和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行控制，以及通過(guò)接口模塊與芯片的外部進(jìn)行通訊，響應(yīng)中斷請(qǐng)求。本發(fā)明的具有充放電及電量檢測(cè)功能的芯片不僅應(yīng)用靈活而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103117567SQ201110365980
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者黃杰忠, 張自寶, 陳放, 劉博 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司