專利名稱：一種具有充放電及電量檢測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)計一種具有充放電及電量檢測功能的芯片。
背景技術(shù)：
對電池的管理主要涉及充電、放電和監(jiān)測方面。傳統(tǒng)的對對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:電量計實現(xiàn)。對于不同的電池應(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。但隨著近年來充電電池運用領(lǐng)域不斷加大，對電池運用的綜合管理也成了必然。傳統(tǒng)解決具備對電池充電、放電和電量監(jiān)測的大多方案為采用充電管理(CHARGER)芯片、DCDC芯片、電量計和外圍器件完成，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功能的芯片。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提供了一種具有充放電及電量檢測功能的芯片，包括:充電模塊，用于對電池進行充電管理；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，用于接收來自所述電池的供電，并向負(fù)載供電；采樣模塊，用于對所述電池的溫度、電壓和電流進行采樣；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、電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號；接口模塊，用于與芯片的外部進行通訊；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)來自所述轉(zhuǎn)換模塊的所述溫度、電壓和電流的數(shù)字信號監(jiān)測所述電池的可用剩余容量及所述電池的全部可用容量，并對所述充電模塊和所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊進行控制，以及通過所述接口模塊與所述芯片的外部進行通訊，響應(yīng)所述中斷請求。根據(jù)本發(fā)明實施例的具有充放電及電量檢測功能的芯片，可以實現(xiàn)對電池的智能控制，具有較高的控制精度，并且將電量計算、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)境和電池型號由軟件進行相應(yīng)更改，提高產(chǎn)品的適應(yīng)能力和實用性。采用控制模塊進行中央控制，不僅可以實現(xiàn)控制的靈活性，也提高產(chǎn)了品實用性。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實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)明實施例的具有充放電及電量檢測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功能的芯片的供電示意圖；圖6為電池的電量計算示意圖；和圖7為圖1所示的具有充放電及電量檢測功能的芯片的工作模式的切換示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實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。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。下面參考圖1至圖7描述根據(jù)本發(fā)明實施例的具有充放電及電量檢測功能的芯片100。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片100包括:充電模塊110，用于對電池進行充電管理；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120，用于對電池供電；采樣模塊130，用于對電池的溫度、電壓和電流進行采樣；轉(zhuǎn)換模塊140，與采樣模塊130相連，用于將溫度、電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號；接口模塊150，用于與芯片100的外部進行通訊；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)來自轉(zhuǎn)換模塊140的溫度、電壓和電流的數(shù)字信號監(jiān)測電池的可用剩余容量及電池的全部可用容量，并對充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120進行控制，以及通過接口模塊150與芯片的外部進行通訊，響應(yīng)中斷請求。根據(jù)本發(fā)明實施例的具有充放電及電量檢測功能的芯片，可以實現(xiàn)對電池的智能控制，具有較高的控制精度，并且將電量計算、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)境和電池型號由軟件進行相應(yīng)更改，提高產(chǎn)品的適應(yīng)能力和實用性。采用控制模塊進行中央控制，不僅可以實現(xiàn)控制的靈活性，也提高產(chǎn)了品實用性。如圖2所示，本發(fā)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片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)明的一個實施例中，本發(fā)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片100還包括時鐘管理模塊190。時鐘管理模塊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提供時鐘。在本發(fā)明的一個實施例中，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)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)I2C從機協(xié)議。正常工作模式下負(fù)責(zé)響應(yīng)外部主機請求，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 口實現(xiàn)，共一組8位。可以實現(xiàn)的工作模式包括:LED燈任意顯示、段碼屏顯示、單總線從機端、按鍵輸入(中斷形式)以及串口和并口輸入?？衫斫?，上述工作模式只是出于示例的目的，接口模塊150可以實現(xiàn)的工作模式不限于上述實施例。在本發(fā)明的又一個實施例中，控制模塊170可以為8051單片機，可以實現(xiàn)所有數(shù)字模擬模塊的初始化、電量運算與存儲、響應(yīng)外部通訊和中斷請求。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)先級等。在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊170包括微控制單元171、靜態(tài)存儲器172、閃存(Flash)及閃存控制器173，其中，閃存控制器173對Flash數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)區(qū)進行讀寫訪問。在本發(fā)明的又一個實施例中，本發(fā)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片100還包括計時器(Watch Dog) 300，用于監(jiān)測芯片100的運行狀態(tài)。下面結(jié)合圖3至圖7對具有充放電及電量檢測功能的芯片100的充電過程進行描述。采樣模塊130對電池的溫度、電壓和電流進行采樣，得到電池的溫度信號、電壓信號和電流信號。然后，采樣模塊130將上述電信號發(fā)送至轉(zhuǎn)換模塊140，由轉(zhuǎn)換模塊140將上述電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號，即轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)字信號、電壓數(shù)字信號和電流數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換模塊140將上述轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)字信號、電壓數(shù)字信號和電流數(shù)字信號發(fā)送至控制模塊170，作為電池的電量計算的參考數(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，控制充電模塊110以涓流對電池進行充電。在本發(fā)明的一個示例中，當(dāng)電池為鋰電池時，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，控制充電模塊110以恒流對電池進行充電。在本發(fā)明的一個示例中，當(dāng)電池為鋰電池時，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，控制充電模塊110以恒壓進行充電。充電模塊110在對電池進行恒壓充電過程中，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)明的一個實施例中，具有充放電及電量檢測功能的芯片100還包括存儲器，用于保存第一閾值、第二閾值、預(yù)設(shè)電流閾值和電量計算參數(shù)。電量計算參數(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)明的一個實施例中，存儲器可以為SRAM(Static RAM，靜態(tài)存儲器)。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通過判斷電池200的狀態(tài)來改變對電池的充電狀態(tài)。充電模式控制單元111可以由檢測電路和多個比較器實現(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。溫度檢測單元113用于檢測電池的溫度。其中，溫度檢測單元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，由功率管對電池進行充電。在本發(fā)明的一個實施例中，充電模塊110對電池進行充電的電量由外部直流電源供電。在不對電池進行充電時，充電模塊110停止工作，不消耗電源。當(dāng)有電源接入時，例如電源管理模塊180向充電模塊110供電時，充電模塊110自己啟動以向電池充電。由于電池的電壓隨電池電量的變化波動較大，而且電池自身的電壓不適合負(fù)載的要求，需要對電池輸出的電壓進行轉(zhuǎn)換。DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120由電池進行供電，并將來自電池的電量進行轉(zhuǎn)換以向負(fù)載供電。在本發(fā)明的一個實施例中，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通過周期性間斷工作，通過控制開關(guān)器件的占空比來調(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)簡單，易于實現(xiàn)。具體地，電池輸出的電壓VBAT輸入到電感L，將DCDC使能信號DOTC_EN分別接入到軟啟動單元(Start_up) I和使能端(EN) 3，軟啟動單元I向時鐘單元(OSC) 2發(fā)出啟動信號，時鐘單元2向控制邏輯單元(Swiching Logic) 9提供時鐘信號。時鐘單元2進一步向斜波補償單元(slope comp)4提供時鐘信號,斜波補償單元4輸出信號值電流檢測單元(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對參考電壓Vref進行調(diào)整。經(jīng)過調(diào)整后的參考電壓Vref分別輸入到誤差放大器(EA) 5的一個輸入端和過壓檢測單兀(OV) 7的一個輸入端。誤差放大器5的輸出端與比較器6的一個輸入端相連，比較器6的另一個輸入端與電流檢測單元8相連。電流檢測單元接收電流檢測信號I_SEN以檢測電流。輸出電壓反饋接入過壓檢測單元7的另一個輸入端。比較器6和過壓檢測單元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)明的一個實施例中，控制模塊170可以實時監(jiān)測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通過轉(zhuǎn)換模塊140轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號并發(fā)送至控制模塊170的微控制單元171。微控制單元171的時鐘由時鐘管理模塊190提供。控制模塊170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)存儲器172中存儲的電池的基本參數(shù)進行電量計算。由于具有充放電及電量檢測功能的芯片100中的充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120中任一個模塊的工作均會影響到電池的電量，因此只要充電模塊110和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊120中任一個工作，則必須計算電池的電量以更新電池數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片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任一個處于工作狀態(tài)時，具有充放電及電量檢測功能的芯片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，具有充放電及電量檢測功能的芯片100執(zhí)行掛起模式。(3)休眠模式，具有充放電及電量檢測功能的芯片100執(zhí)行掛起模式的時間超過預(yù)定時間后，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功能的芯片100的工作模式的切換過程。S701:首先利用電源管理模塊180對充電模塊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功能的芯片100上電復(fù)位后進入正常模式，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始進行判斷。充電模塊110對電池進行充電，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，判斷是否進行通訊，例如為判斷是否要求顯示電量。如果判斷進行充放電或通訊，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長時間無動作。S707:在掛起模式下，采用定時喚醒將掛起模式或休眠模式恢復(fù)至正常模式以進行電量的精確計算。其中，定時喚醒的時間越短，則電量計算越精確。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)明的一個實施例中，具有充放電及電量檢測功能的芯片100從掛起模式或休眠模式轉(zhuǎn)入正常模式時，通過中斷控制模塊160對控制模塊170執(zhí)行中斷喚醒以進入使芯片100進入正常模式。在本發(fā)明的一個實施例中，具有充放電及電量檢測功能的芯片100還包括計時器，控制模塊170根據(jù)計時器的計時時間定時恢復(fù)正常工作以更新電量。由于在休眠模式下，控制模塊170對電量的計算有輕微的影響，采用定時喚醒將掛起模式或休眠模式恢復(fù)至正常模式以進行電量的精確計算。其中，定時喚醒的時間越短，則電量計算越精確。下面分別對具有充放電及電量檢測功能的芯片100的正常模式、掛起模式和休眠模式進行詳細(xì)描述。A.正常模式在本發(fā)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片100上電復(fù)位后即進入正常模式。這是由于具有充放電及電量檢測功能的芯片100剛開始工作，必須進入正常模式，控制模塊170才能收集電池和環(huán)境信息以判斷該進入的模式，相當(dāng)于初始化。在此基礎(chǔ)上，控制模塊170才會根據(jù)不同的信息進入不同的模式。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。下面對正常模式下的各個模塊的工作情況進行說明:I)充電模塊110上電后默認(rèn)進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啟關(guān)閉。由于控制模塊170是由電池供電，如果電池沒電了，控制模塊170將無法工作。充電模塊110由電源適配器(Adapter)供電，即使電池沒電時，當(dāng)插上電源適配器(Adapter)后,充電模塊110可以自己啟動給電池充電，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，開始工作，穩(wěn)定后再控制充電模塊110，從而可以避免電池過放導(dǎo)致芯片100無法重新啟動。2)DC-DC轉(zhuǎn)換模塊120根據(jù)可通過控制模塊170響應(yīng)外部按鍵請求，為負(fù)載提供電流，在負(fù)載不需要電流后自動關(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正常計算電量，并及時將數(shù)據(jù)通過接口模塊150輸出，同時快速處理各種中斷請求。5)接口模塊150處于正常工作狀態(tài)，隨時處理各種通信任務(wù)。B.掛起模式若本發(fā)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片100未處于充放電和通信狀態(tài)，為節(jié)省功耗，將自動進入休眠狀態(tài)。下面對休眠模式下的各個模塊的工作情況進行說明: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，電池的電量將會發(fā)生較大變化，因而充電模塊110啟動的同時通過中斷控制模塊160中斷喚醒控制模塊170進入工作模式，以便電量計算和后續(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，同時激活DC-DC轉(zhuǎn)換模塊120正常工作。3)控制模塊170根據(jù)計時器，定時恢復(fù)正常工作，執(zhí)行算法，更新電量。其中，定時的時間為可調(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，定時的時間為可調(diào)整的。5)接口模塊150默認(rèn)不工作，但可以通過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長期處于掛起模式，那么將會進入此模式。此模式下幾乎所有模塊處于關(guān)閉狀態(tài)，功耗極低。下面對休眠模式下的各個模塊的工作情況進行說明: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入涓流充電狀態(tài)，同時通過中斷控制模塊160中斷喚醒控制模塊170進入工作模式。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)明實施例提供的具有充放電及電量檢測功能的芯片100進入休眠模式前需要保存各種信息，恢復(fù)休眠模式時系統(tǒng)需要復(fù)位。根據(jù)本發(fā)明實施例的具有充放電及電量檢測功能的芯片，可以實現(xiàn)對電池的智能控制，具有較高的控制精度，并且將電量計算、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)境和電池型號由軟件進行相應(yīng)更改，提高產(chǎn)品的適應(yīng)能力和實用性。采用控制模塊進行中央控制，不僅到達(dá)控制的靈活性，也提高產(chǎn)了品實用性。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實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這些實施例進行多種變化、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功能的芯片，其特征在于，包括: 充電模塊，用于對電池進行充電管理； DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，用于接收來自所述電池的供電，并向負(fù)載供電； 采樣模塊，用于對所述電池的溫度、電壓和電流進行采樣； 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、電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號； 接口模塊，用于與芯片的外部進行通訊； 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)來自所述轉(zhuǎn)換模塊的所述溫度、電壓和電流的數(shù)字信號監(jiān)測所述電池的可用剩余容量及所述電池的全部可用容量，并對所述充電模塊和所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊進行控制，以及通過所述接口模塊與所述芯片的外部進行通訊，響應(yīng)所述中斷請求。
2.如權(quán)利要求1所述的具有充放電及電量檢測功能的芯片，其特征在于，還包括: 時鐘管理模塊，所述時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鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的具有充放電及電量檢測功能的芯片，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，控制所述充電模塊以涓流進行充電；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，控制所述充電模塊以恒流進行充電；所述控制模塊在所述電池電壓大于第二閾值時，控制所述充電模塊以恒壓進行充電。
5.如權(quán)利要求4所述的具有充放電及電量檢測功能的芯片，其特征在于，還包括存儲器，用于保存所述第一閾值和所述第二閾值，及電量計算參數(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)換模塊任一個處于工作狀態(tài)時，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，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間超過預(yù)定時間之后，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功能的芯片，其特征在于，在所述芯片上電復(fù)位后進入所述正常模式，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，通過中斷喚醒所述控制模塊進入正常模式。
9.如權(quán)利要求6所述的具有充放電及電量檢測功能的芯片，其特征在于，還包括計時器，所述控制模塊根據(jù)所述計時器的計時時間定時恢復(fù)正常工作以更新電量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有充放電及電量檢測功能的芯片包括充電模塊，用于對電池進行充電管理；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，用于接收來自電池的供電，并向負(fù)載供電；采樣模塊，用于對電池的溫度、電壓和電流進行采樣；轉(zhuǎn)換模塊，用于將溫度、電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為溫度、電壓和電流的數(shù)字信號；接口模塊，用于與芯片的外部進行通訊；中斷控制模塊，用于控制芯片的中斷源發(fā)送中斷請求；控制模塊，根據(jù)溫度、電壓和電流的數(shù)字信號監(jiān)測電池的可用剩余容量及電池的全部可用容量，并對充電模塊和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊進行控制，以及通過接口模塊與芯片的外部進行通訊，響應(yīng)中斷請求。本發(fā)明的具有充放電及電量檢測功能的芯片不僅應(yīng)用靈活而且結(jié)構(gòu)簡單、功耗低。
文檔編號H02J7/00GK103117567SQ201110365980
公開日2013年5月22日 申請日期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 申請人:比亞迪股份有限公司