TWI394973B - 運用於手持式電子裝置中的電池偵測器與電池偵測方法 - Google Patents

Description

運用於手持式電子裝置中的電池偵測器與電池偵測方法

本發明是有關於一種運用於手持式電子裝置中的電池偵測器，且特別是有關於一種無須利用電池模組的內置電阻而能檢測出電池模組是否與手持式電子裝置結合的電池偵測器。

一般來說，手持式電子裝置，例如手機、PDA等，都需要外接一電池模組以供應電力至電子裝置。而習知電池模組除了有充電電池所提供的正極端(+)與負極端(-)之外，更包括一確認端(ID terminal)。而在電池模組中，係內置一熱敏電阻(thermistor)連接於確認端與負極端之間。

以手機為例，當電池模組與手機結合時，手機內的控制電路即可根據確認端的邏輯準位來得知電池模組與手機是否結合。例如，當控制電路偵測出確認端為低準位時，則電池模組與手機確認完成結合；反之，當控制電路無法偵測出確認端為低準位時，則電池模組與手機並未結合。

或者，手機中的控制電路也可提供一控制電壓至確認端，並獲得相對應的電流用以計算出熱敏電阻的電阻值，而進一步地確定電池模組的溫度。並且，手機內的控制電路也可根據是否產生電流來確定電池模組與手機是否結合。

一般來說，手機製造商皆會配置一變壓器以提供一DC電源至手機。當手機尚未開啟(turn on)且變壓器插入手機並提供DC電源時，手機內的控制電路會執行一啟動過程(startup procedure)並且判斷電池模組是否連接至手機。於確認結合電池模組後，手機中的充電單元(charger)即可被啟動，並且進行電池模組的充電動作。

由於降低成本的目的，現今許多電池模組製造商已經不在電池模組上提供確認端。所以當手機接收到變壓器的DC電源後，手機內的控制電路將無法判斷電池模組是否結合於手機。如此將造成手機在啟動過程時產生誤動作。

舉例來說，於手機的啟動過程中，會點亮手機上LCD面板。如果手機的電力是由電池模組提供或者是由電池模組與變壓器同時提供，則手機可獲得足夠的工作電流，亦即手機可點亮LCD面板並順利完成啟動程序。

然而，如果手機的電力僅由變壓器單獨提供時，則於手機的啟動過程中點亮LCD面板的瞬間，變壓器提供的充電電流無法負荷手機所需的工作電流，將會造成整個手機的斷電(shut down)並造成啟動程序失敗。一旦手機斷電後，由於LCD面板已不再耗電，所以變壓器供應的充電電流又可讓手機再次執行啟動程序直到再次點亮LCD面板時又造成斷電。而使用者會看到手機的LCD面板不斷地變亮又變暗的情況產生。

由上述可知，假設手機沒有結合電池模組且變壓器的DC電源提供至手機時，由於手機的控制電路無法判斷電池模組結合與否，如果此時手機的控制電路貿然將充電單元啟動，則手機會呈現不正常的誤動作。

本發明的目的係提出一種運用於手持式電子裝置中的電池偵測器，其係運用於沒有確認端的電池模組。當手持式電子裝置接收外部變壓器所提供的DC電源時，手持式電子裝置仍可偵測出電池模組是否與手持式電子裝置結合，並且防止手持式電子裝置產生誤動作。

因此，本發明提出一種手持式電子裝置的電池偵測器，包括：一充電單元，可連接至一外部變壓器以接收一DC電源；一第一電壓提供端，可連接至一電池模組；一MOS開關，連接於該充電單元與該第一電壓提供端之間，可根據一致能信號來達成該充電單元與該第一電壓提供端之間的一閉路狀態或者一開路狀態；一電壓偵測器，連接於該第一電壓提供端，其中，該第一電壓大於一臨限電壓時，產生一硬體信號，當該第一電壓小於該臨限電壓時，停止產生該硬體信號；一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠，其中，該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；以及一致能控制電路，接收該硬體信號與該軟體信號，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生時，產生該致能信號控制該MOS開關為該閉路狀態；其中，於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號，使得該微控制器根據該電壓偵測器偵測的該第一電壓來決定該電池模組的連結合關係。

再者，本發明提出一種手持式電子裝置的電池偵測器，包括：一充電單元，可連接至一外部變壓器以接收一DC電源；一偵測電阻；一MOS開關，連接於該充電單元與該偵測電阻的第一端之間，可根據一致能信號來達成該充電單元與該偵測電阻的第一端之間的一閉路狀態或者一開路狀態；一第一電壓提供端，連接至該偵測電阻的第二端；一電壓偵測器，連接於該第一電壓提供端，其中，該第一電壓大於一臨限電壓時，產生一硬體信號，當該第一電壓小於該臨限電壓時，停止產生該硬體信號；一電流偵測器，連接於該偵測電阻的第一端與第二端以偵測該偵測電阻上的一充電電流；一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠，其中，該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；以及一致能控制電路，接收該硬體信號與該軟體信號，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生時，產生該致能信號控制該MOS開關為該閉路狀態；其中，於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號，使得該微控制器根據該電流偵測器偵測的該充電電流來決定該電池模組的連結合關係。

再者，本發明提出一種手持式電子裝置的電池偵測方法，該手持式電子裝置可外接一電池模組或者一外部變壓器，該手持式電子裝置包括一充電路徑可經由一開關耦接至一第一電壓提供端，一電壓偵測器連接至該第一電壓提供端，於該第一電壓大於一臨限電壓時產生一硬體信號，於該第一電壓小於該臨限電壓時停止產生該硬體信號，一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠可產生一軟體信號，一致能控制電路，於該硬體信號或該軟體信號產生時產生一致能信號控制該開關為一閉路狀態，該外部變壓器可連接於該充電路徑且該電池模組可連接於該第一電壓提供端，該手持式電子裝置的電池偵測方法包括下列步驟：該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號；當該第一電壓低於該臨限電壓時，確認該電池模組未與該手持式電子裝置結合；以及當該第一電壓未低於該臨限電壓時，電池模組與該手持式電子裝置結合。

再者，本發明提出一種手持式電子裝置的電池偵測方法，該手持式電子裝置可外接一電池模組或者一外部變壓器，該手持式電子裝置包括一充電單元，可連接至該外部變壓器以接收一DC電源，一偵測電阻，一MOS開關，連接於該充電單元與該偵測電阻的第一端之間，可根據一致能信號來達成該充電單元與該偵測電阻的第一端之間的一閉路狀態或者一開路狀態，一第一電壓提供端，連接至該偵測電阻的第二端；一電壓偵測器，連接於該第一電壓提供端，其中，該第一電壓大於一臨限電壓時，產生一硬體信號，當該第一電壓小於該臨限電壓時，停止產生該硬體信號；一電流偵測器，連接於該偵測電阻的第一端與第二端以偵測該偵測電阻上的一充電電流；一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠可產生一軟體信號，以及一致能控制電路，接收該硬體信號與該軟體信號，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生時，產生該致能信號控制該MOS開關為該閉路狀態；該手持式電子裝置的電池偵測方法包括下列步驟：該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號；當該充電電流產生時，電池模組未與該手持式電子裝置結合；以及當該充電電流未產生時，電池模組與該手持式電子裝置結合。

為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

請參照第一圖，其所繪示為本發明手持式電子裝置內的電池偵測器及其電池模組示意圖。手持式電子裝置100可與電池模組180結合，且可以連接至外部變壓器190接收DC電源。手持式電子裝置100包括：一充電單元102、一MOS開關104、一偵測電阻rd、一致能控制電路106、與一系統負載(system load)120。充電單元102連接至變壓器190使得充電單元102接收DC電源並啟動。MOS開關104連接於偵測電阻rd第一端與充電單元102之間，可根據一致能信號來控制充電單元102與偵測電阻rd之間的連接關係。偵測電阻rd第二端連接至系統負載120以及電池模組180的正極端+，其電壓值為Vb。根據本發明的實施例，致能控制電路106為一及閘(AND gate)，可接收一硬體信號HW與一軟體信號SW並產生致能信號EN。

系統負載120包括一電流偵測器122、一電壓偵測器124、一微控制器126、與一LCD面板128，並且上述系統負載120中的元件之電源可由電池模組180或者充電單元102來提供。電流偵測器122連接至偵測電阻rd兩端，可根據偵測電阻rd上的電壓計算出充電電流Icharge；電壓偵測器124連接至偵測電阻rd第二端，可偵測電壓值Vb，並且產生硬體信號HW；一微控制器126，連接至電流偵測器122與電壓偵測器124並且具有一輸出入埠I/O可產生軟體信號SW，並且微控制器126連接至LCD面板128以控制LCD面板128。

舉例來說，電池模組180於正常狀況下的最大電壓為4.2V，且充電單元102亦可提供4.2V。而電壓偵測器124於Vb電壓值低於一臨限值(threshold voltage)時，例如3.2V～2.8V之間的任意值，電壓偵測器124會產生一低準位的硬體信號HW；反之，電壓偵測器124於Vb電壓值高於臨限值時，電壓偵測器124會產生一高準位的硬體信號HW。

根據本發明的實施例，當系統負載120接收電力使得微控制器126執行啟動程序時，由於微控制器126無法確認電力係由電池模組180或者充電單元102所供應。因此，於微控制器126的韌體程式中，先將輸出入埠I/O的軟體信號SW設定為低準位，使得致能信號EN動作，並確定MOS開關為閉路狀態(close state)。此步驟係確認至少有充電單元102可提供系統負載120電力，並可使得Vb電壓值大於3.2V，且確定電壓偵測器124會產生高準位的硬體信號HW，同時紀錄此時的Vb電壓。

接著，利用微控制器126將輸出入埠I/O的軟體信號SW設定為高準位一預定週期(predetermined period)後，將輸出入埠I/O的軟體信號SW回復為低準位。亦即在預定週期內，致能信號EN不動作，並確定MOS開關為開路狀態(open state)。此時會有以下二種情況發生。

如果電池模組180未與手持式電子裝置100結合時，於預定週期內，Vb電壓值會快速降低。當Vb電壓值降低至臨限電壓Vth時，電壓偵測器124會產生低準位的硬體信號HW使得致能信號EN再次動作，並使得MOS開關104為閉路狀態，而充電單元102所提供的充電電流Icharge即為工作電流Iwork，並可維持微處理器126的運作。此時，微控制器126可經由電流偵測器122偵測出充電電流Icharge產生。也就是說，於預定週期內，當電流偵測器122偵測出充電電流Icharge並且在啟動預定週期前的Vb電壓也是高於臨限電壓時或者電壓偵測器124偵測Vb電壓低於臨限電壓Vth時，皆可確定電池模組180未與手持式電子裝置100結合。

如果電池模組180與手持式電子裝置100結合時，於預定週期內，Vb電壓值並不會降低。因此，電壓偵測器124的硬體信號HW以及輸出入埠I/O的軟體信號SW皆為高準位，使得致能信號EN不動作，MOS開關維持開路狀態並且無充電電流Icharge產生。而此時的工作電流Iwork係由電池模組180所提供，並可維持微處理器126的運作。也就是說，於預定週期內，當電流偵測器122無法偵測出充電電流Icharge時或者電壓偵測器124偵測Vb電壓高於臨限電壓Vth時，皆可確定電池模組180係與手持式電子裝置100結合。

當微控制器126確認電池模組180已經與手持式電子裝置100結合後，微控制器126即可在後續的步驟中點亮LCD面板並繼續完成啟動程序；反之，當微控制器126確認電池模組180並沒有與手持式電子裝置100結合時，微控制器126可繼續執行上述偵測電池模組180是否結合的步驟，直到確認電池模組180與手持式電子裝置100結合後，再點亮LCD面板並繼續執行啟動程序。

請參照第二圖，其所繪示為根據上述實施例所進行的電池偵測方法流程圖。首先，微處理器接收到一第一電壓而開始一啟動程序並產生(assert)一軟體信號SW(步驟S210)。電壓偵測器因應第一電壓大於一臨限電壓而停止產生(deassert)一硬體信號HW(步驟S220)。微處理器停止產生軟體信號SW一預設週期後再次產生軟體信號SW(步驟S230)。於預設週期中，判斷是否有充電電流或者第一電壓低於臨限電壓(步驟S240)。於判斷步驟成立時，確定電池模組未與手持式電子裝置結合(步驟S250)；反之，於判斷步驟不成立時，確定電池模組與手持式電子裝置結合(步驟S260)。

根據本發明的實施例，致能控制電路106為一及閘(AND gate)，而當硬體信號HW或者軟體信號SW其中之一產生低準位時，致能信號EN即產生低準位用以控制MOS開關104呈現閉路狀態。

由上述的實施例可知，本發明的手持式電子裝置可用來偵測沒有確認端ID的電池模組。當然，運用於本發明所揭露的偵測裝置與偵測方法也可偵測具有確認端ID的電池模組。再者，手持式電子裝置100中無須電流偵測器122以及偵測電阻rd，而僅利用電壓偵測器124即可根據Vb電壓值的變化來確定電池模組180是否與手持式電子裝置100結合。

本發明的優點在於提供一種運用於手持式電子裝置中的電池偵測器及電池偵測方法，其係運用於沒有確認端的電池模組。當手持式電子裝置接收外部變壓器所提供的DC電源時，手持式電子裝置仍可偵測出電池模組是否與手持式電子裝置結合，並且防止手持式電子裝置產生誤動作。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

100．．．手持式電子裝置

102．．．充電單元

104．．．MOS開關

106．．．致能控制電路

120．．．系統負載

122．．．電流偵測器

124．．．電壓偵測器

126．．．微控制器

128．．．LCD面板

180．．．電池模組

190．．．變壓器

本案得藉由下列圖式及說明，俾得一更深入之了解：

第一圖所繪示為本發明手持式電子裝置內的電池偵測器及其電池模組示意圖。

第二圖所繪示為根據上述實施例所進行的電池偵測方法流程圖。

100．．．手持式電子裝置

102．．．充電單元

104．．．MOS開關

106．．．致能控制電路

120．．．系統負載

122．．．電流偵測器

124．．．電壓偵測器

126．．．微控制器

128．．．LCD面板

180．．．電池模組

190．．．變壓器

Claims (10)

1. 一種手持式電子裝置的電池偵測器，包括：一充電單元，可連接至一外部變壓器以接收一DC電源；一第一電壓提供端，可連接至一電池模組；一MOS開關，連接於該充電單元與該第一電壓提供端之間，可根據一致能信號來達成該充電單元與該第一電壓提供端之間的一閉路狀態或者一開路狀態；一電壓偵測器，連接於該第一電壓提供端，其中，該第一電壓大於一臨限電壓時，產生一硬體信號，當該第一電壓小於該臨限電壓時，停止產生該硬體信號；一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠，其中，該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；以及一致能控制電路，接收該硬體信號與該軟體信號，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生時，產生該致能信號控制該MOS開關為該閉路狀態；其中，於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號，使得該微控制器根據該電壓偵測器偵測的該第一電壓來決定該電池模組的連結合關係。
2. 如申請專利範圍第1項所述的手持式電子裝置的電池偵測器，其中，當該第一電壓低於該臨限電壓時，該電池模組未與該手持式電子裝置結合；以及，當該第一電壓未低於該臨限電壓時，該電池模組與該手持式電子裝置結合。
3. 如申請專利範圍第1項所述的手持式電子裝置的電池偵測器，其中，該致能控制電路為一或閘，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生一高準位時，該致能信號為該高準位以控制該MOS開關為該閉路狀態。
4. 如申請專利範圍第1項所述的手持式電子裝置的電池偵測器，其中，該致能控制電路為一及閘，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生一低準位時，該致能信號為該低準位以控制該MOS開關為該閉路狀態。
5. 一種手持式電子裝置的電池偵測器，包括：一充電單元，可連接至一外部變壓器以接收一DC電源；一偵測電阻；一MOS開關，連接於該充電單元與該偵測電阻的第一端之間，可根據一致能信號來達成該充電單元與該偵測電阻的第一端之間的一閉路狀態或者一開路狀態；一第一電壓提供端，連接至該偵測電阻的第二端；一電壓偵測器，連接於該第一電壓提供端，其中，該第一電壓大於一臨限電壓時，產生一硬體信號，當該第一電壓小於該臨限電壓時，停止產生該硬體信號；一電流偵測器，連接於該偵測電阻的第一端與第二端以偵測該偵測電阻上的一充電電流；一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠，其中，該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；以及一致能控制電路，接收該硬體信號與該軟體信號，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生時，產生該致能信號控制該MOS開關為該閉路狀態；其中，於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號，使得該微控制器根據該電流偵測器偵測的該充電電流來決定該電池模組的連結合關係。
6. 如申請專利範圍第5項所述的手持式電子裝置的電池偵測器，其中，當該充電電流產生時，該電池模組未與該手持式電子裝置結合；以及，當該充電電流未產生時，該電池模組與該手持式電子裝置結合。
7. 如申請專利範圍第5項所述的手持式電子裝置的電池偵測器，其中，該致能控制電路為一或閘，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生一高準位時，該致能信號為該高準位以控制該MOS開關為該閉路狀態。
8. 如申請專利範圍第5項所述的手持式電子裝置的電池偵測器，其中，該致能控制電路為一及閘，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生一低準位時，該致能信號為該低準位以控制該MOS開關為該閉路狀態。
9. 一種手持式電子裝置的電池偵測方法，該手持式電子裝置可外接一電池模組或者一外部變壓器，該手持式電子裝置包括一充電路徑可經由一開關耦接至一第一電壓提供端，一電壓偵測器連接至該第一電壓提供端，於該第一電壓大於一臨限電壓時產生一硬體信號，於該第一電壓小於該臨限電壓時停止產生該硬體信號，一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠可產生一軟體信號，一致能控制電路，於該硬體信號或該軟體信號產生時產生一致能信號控制該開關為一閉路狀態，該外部變壓器可連接於該充電路徑且該電池模組可連接於該第一電壓提供端，該手持式電子裝置的電池偵測方法包括下列步驟：該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號；當該第一電壓低於該臨限電壓時，確認該電池模組未與該手持式電子裝置結合；以及當該第一電壓未低於該臨限電壓時，該電池模組與該手持式電子裝置結合。
10. 一種手持式電子裝置的電池偵測方法，該手持式電子裝置可外接一電池模組或者一外部變壓器，該手持式電子裝置包括一充電單元，可連接至該外部變壓器以接收一DC電源，一偵測電阻，一MOS開關，連接於該充電單元與該偵測電阻的第一端之間，可根據一致能信號來達成該充電單元與該偵測電阻的第一端之間的一閉路狀態或者一開路狀態，一第一電壓提供端，連接至該偵測電阻的第二端；一電壓偵測器，連接於該第一電壓提供端，其中，該第一電壓大於一臨限電壓時，產生一硬體信號，當該第一電壓小於該臨限電壓時，停止產生該硬體信號；一電流偵測器，連接於該偵測電阻的第一端與第二端以偵測該偵測電阻上的一充電電流；一微控制器連接至該電壓偵測器且有一輸出入埠可產生一軟體信號，以及一致能控制電路，接收該硬體信號與該軟體信號，且該致能控制電路於該硬體信號或該軟體信號產生時，產生該致能信號控制該MOS開關為該閉路狀態；該手持式電子裝置的電池偵測方法包括下列步驟：該微控制器接收到該第一電壓時於該輸出入埠產生一軟體信號；於一預設週期內，該微控制器停止產生該軟體信號；當該充電電流產生時，該電池模組未與該手持式電子裝置結合；以及當該充電電流未產生時，該電池模組與該手持式電子裝置結合。