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TWI899903B - 電池偵測電路和方法 - Google Patents

電池偵測電路和方法

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TWI899903B
TWI899903B TW113110529A TW113110529A TWI899903B TW I899903 B TWI899903 B TW I899903B TW 113110529 A TW113110529 A TW 113110529A TW 113110529 A TW113110529 A TW 113110529A TW I899903 B TWI899903 B TW I899903B
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Taiwan
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circuit
battery
voltage
signal
analog
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TW113110529A
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Inventor
黃靖倫
童世勳
林偉正
洪明哲
Original Assignee
新唐科技股份有限公司
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Application filed by 新唐科技股份有限公司 filed Critical 新唐科技股份有限公司
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Priority to US18/964,780 priority patent/US20250298061A1/en
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Abstract

提供一種電池偵測電路，包括一電力開啟重置(POR)區塊、一類比數位轉換器(ADC)電路、一開關電路以及一邏輯控制電路。POR區塊被配置以耦接一節點，用以當上述節點具有高於一預設值之一電池電壓時，輸出具有邏輯高位準的一輸出電壓，且當上述節點不具有高於預設值的電池電壓時，輸出具有邏輯低位準的輸出電壓。開關電路耦接邏輯控制電路與ADC電路。邏輯控制電路被配置以耦接POR區塊，因應於上述輸出電壓為邏輯低位準時，產生具有邏輯低位準的一控制訊號，使開關電路斷開ADC電路和上述節點之間的連接，並且ADC電路不對電池電壓進行讀取。

Description

電池偵測電路和方法
本發明係有關於電池偵測電路，特別係有關於以積體電路之內部電路偵測電池是否存在的電池偵測電路。
主機板被廣泛用於製造多種電腦系統，因此同一種主機板可能用於多種不同系統。舉例來說，同一種主機板可能同時用於自動提款機(automated teller machine；ATM)系統和個人電腦(personal computer；PC)系統)。ATM系統直接由系統電壓進行供電，而PC系統則需接上電池(如：水銀電池)。
然而，若將需接上電池之主機板應用於不需要電池的主機板，會使得需接上電池之主機板內部的電壓讀取電路因為無法讀取到正常的電池電壓而產生無法預期的讀取結果。而在將上述讀取結果回報至上層軟體(如：基本輸入輸出系統(basic input output system；BIOS))時，上層軟體也會因為不正確的讀取數值判定電池異常。此外，若因應不同系統分別製造不同主機板也會使成本增加。因此，需要一個能解決上述問題的解決方案。
在一些實施例中，本揭露提供一種電池偵測電路，包括一電力開啟重置(POR)區塊、一類比數位轉換器(ADC)電路、一開關電路以及一邏輯控制電路。POR區塊被配置以耦接一節點，用以當上述節點具有高於一預設值之一電池電壓時，輸出具有邏輯高位準的一輸出電壓，且當上述節點不具有高於預設值的電池電壓時，輸出具有邏輯低位準的輸出電壓。開關電路耦接邏輯控制電路與ADC電路。邏輯控制電路被配置以耦接POR區塊，因應於上述輸出電壓為邏輯低位準時，產生具有邏輯低位準的一控制訊號，使開關電路斷開ADC電路和上述節點之間的連接，並且ADC電路不對電池電壓進行讀取。
在一些實施例中，本揭露更提供一種電池偵測方法，包括藉由一電力開啟重置(POR)區塊，自一節點接收一電池電壓，並在上述電池電壓高於一預設值時，輸出具有邏輯高位準的一輸出電壓；藉由一邏輯控制電路，偵測上述輸出電壓並產生一判斷訊號和一控制訊號；以及藉由一開關電路，接收上述控制訊號，其中，當上述輸出電壓為邏輯高位準時，上述判斷訊號具有一第一邏輯位準，且上述控制訊號導通上述開關電路，並藉由一類比數位轉換器電路接收並讀取上述電池電壓；以及其中，當上述輸出電壓為邏輯低位準時，上述判斷訊號具有一第二邏輯位準，且上述控制訊號斷開上述開關電路，使得上述類比數位轉換器電路無法接收上述 電池電壓。
100:電池偵測電路
101:電池
102:選擇電路
103:電力開啟重置(POR)區塊
103a:POR電路
103b:去抖動電路
105:功能區塊
105a:或閘
105b:功能電路
106:邏輯控制電路
107:開關電路
108:類比數位轉換器(ADC)電路
108a:ADC
108b:讀取電路
R1:電阻
VBAT:電池電壓
VSBY:系統電壓
VRTC:運作電壓
RSMRST#:選擇訊號
PIN:節點
V1:第一電壓
POR_OUT:輸出電壓
reset:重置訊號
Battery_Exist:判斷訊號
ctrl:控制訊號
S1:數位訊號
200:方法
202,203,204a,204b,205a,205b:操作
第1圖係為根據本揭露之實施例所描述的電池偵測電路之一範例。
第2圖係為根據本揭露實施例所描述的方法之一範例的一流程圖。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：以下概述一些實施例，以使得本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以更容易理解本發明實施例。然而，這些實施例只是範例，並非用於限制本發明實施例。可以理解的是，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以根據需求，調整以下描述的實施例，例如改變製程順序及/或包含比在此描述的更多或更少步驟，並且這些調整並未超出本發明實施例的範圍。
此外，可以在以下敘述的實施例的基礎上添加其他元件。舉例來說，「在第一元件上形成第二元件」的描述可能包含第一元件與第二元件直接接觸的實施例，也可能包含第一元件與第 二元件之間具有其他元件，使得第一元件與第二元件不直接接觸的實施例，並且第一元件與第二元件的上下關係可能隨著裝置在不同方位操作或使用而改變。另外，於不同的實施例中可能使用重複的參考數字及/或字母，此重複是為了簡化和清楚，而非用以表示所討論的不同實施例之間的關係。
第1圖係為根據本揭露之實施例所描述的電池偵測電路100之一範例。在一些實施例中，電池偵測電路100可位於一晶片上，而在一些實施例中，電池偵測電路100可為一晶片，其中上述晶片可為一電子系統(如：一主機板等)的一部分。電池偵測電路100可包括一電力開啟重置(power-on reset；POR)區塊103、一邏輯控制電路106、一開關電路107以及一類比數位轉換器(analog-to-digital converter；ADC)電路108。如第1圖所示，一電池101透過一電阻R1耦接至一節點PIN以輸出一電池電壓VBAT，而POR區塊103則耦接至節點PIN以接收電池電壓VBAT，並在電池電壓VBAT高於一預設值時，將邏輯高位準的一輸出電壓POR_OUT輸出至邏輯控制電路106。相反地，POR區塊103在電池電壓VBAT不高於上述預設值時，將邏輯低位準的輸出電壓POR_OUT輸出至邏輯控制電路106。此外，開關電路107可為一輪巡切換通道的電路(如：一類比多工器(analog multiplexer；AMUX))。也就是說，開關電路107具有用於將多個電壓輸入至ADC電路108的多個通道，而電池電壓VBAT為上述電壓中的一者。
在一些實施例中，POR區塊103更可包括一POR電 路103a和一去抖動(debounce)電路103b。POR電路103a被配置以自節點PIN接收電池電壓VBAT並產生一第一電壓V1。此外，POR電路103a可在每次接收到電壓(如：電池電壓VBAT)且當一選擇訊號RSMRST#為邏輯低位準時，對功能電路105b進行重置，以將功能電路105b恢復到一初始狀態來進行後續操作。接著，去抖動電路103b接收第一電壓V1並對第一電壓V1進行去抖動，以產生輸出電壓POR_OUT並輸出至邏輯控制電路106。具體來說，去抖動電路103b在第一電壓V1高於一第一閥值時(即，具有電池電壓VBAT)，將邏輯高位準的輸出電壓POR_OUT輸出至邏輯控制電路106。反之，去抖動電路103b在第一電壓V1低於一第一閥值時(即，不具有電池電壓VBAT)，將邏輯低位準的輸出電壓POR_OUT輸出至邏輯控制電路106。
邏輯控制電路106偵測輸出電壓POR_OUT並產生一判斷訊號Battery_Exist和一控制訊號ctrl，其中判斷訊號Battery_Exist可被存入一暫存器(未圖示)中以提供後續操作利用，而控制訊號ctrl則被用於控制開關電路107。當邏輯控制電路106偵測到輸出電壓POR_OUT為邏輯高位準(即，電池電壓VBAT存在且高於第一閥值)時，控制訊號ctrl導通開關電路107以連接節點PIN和ADC電路108，並且邏輯控制電路106將一第一邏輯位準(如：邏輯為1)的判斷訊號Battery_exist存入暫存器(即，判定電池101存在)。相反地，當邏輯控制電路106偵測到輸出電壓POR_OUT為邏輯低位準(即，電池電壓VBAT不存在或低於第一閥值)時，控 制訊號ctrl斷開開關電路107以斷開節點PIN和ADC電路108的連接，並且邏輯控制電路106將一第二邏輯位準(如：邏輯為0)的判斷訊號Battery_exist存入暫存器(即，判定電池101不存在或異常)。
在一些實施例中，ADC電路108更可包括一ADC 108a和一讀取電路108b。ADC 108a耦接在開關電路107和讀取電路108b之間，當開關電路107導通時，ADC 108a接收電池電壓VBAT並轉換為一數位訊號S1以輸出至讀取電路108b。讀取電路108b可根據判斷訊號Battery_Exist的邏輯位準來判斷是否讀取ADC 108a所輸出的數位訊號S1。具體來說，當偵測到輸出訊號POR_OUT為邏輯高位準時，邏輯控制電路106將第一邏輯位準(如：邏輯為1)的判斷訊號Battery_Exist存入暫存器，並導通開關電路107，使得ADC 108a接收電池電壓VBAT並輸出數位訊號S1至讀取電路108b。此時，讀取電路108b自暫存器讀取第一邏輯位準(如：邏輯為1)的判斷訊號Battery_Exist，使得讀取電路108b讀取數位訊號S1。相反地，當偵測到輸出訊號POR_OUT為邏輯低位準時，邏輯控制電路106將第二邏輯位準(如：邏輯為0)的判斷訊號Battery_Exist存入暫存器，並斷開開關電路107，使得ADC 108a停止接收電池電壓VBAT。此時，讀取電路108b自暫存器讀取第二邏輯位準(如：邏輯為0)的判斷訊號Battery_Exist，使得讀取電路108b不進行讀取(如：讀取電路108b可設定開關電路107跳過電池電壓VBAT的通道)。
此外，電池偵測電路100更可包括一選擇電路102 和一功能區塊105。如第1圖所示，電池101也可將電池電壓VBAT輸出至選擇電路102，而選擇電路102可選擇電池電壓VBAT作為一運作電壓VRTC，以驅動功能區塊105執行和電池電壓VBAT有關的特定功能(如：需要電池電壓VBAT以進行操作的個人電腦之相關功能)。然而，當一系統電壓VSBY被輸入至選擇電路102時，選擇電路102便會選擇系統電壓VSBY作為運作電壓VRTC。
此外，如第1圖所示，功能區塊105也可接收來自POR區塊103的輸出電壓POR_OUT和選擇訊號RSMRST#。其中，選擇電路102利用選擇訊號RSMRST#來選擇要將系統電壓VSBY或電池電壓VBAT作為運作電壓VRTC。具體來說，選擇訊號RSMRST#可為來自其他電路(如：包括電壓偵測電路100之電子系統中的其他電路，例如輸入/輸出(input/output；I/O)控制晶片或是嵌入式控制晶片)的一訊號，並且當選擇訊號RSMRST#為邏輯高位準時，代表系統電壓VSBY已經備妥，則選擇電路102便會選擇系統電壓VSBY作為運作電壓VRTC。
在一些實施例中，功能區塊105更可包括一或閘105a和一功能電路105b。或閘105a被用於接收輸出電壓POR_OUT和選擇訊號RSMRST#並產生一重置訊號reset，而當重置訊號reset為邏輯低位準時，功能電路105b將被重置(即，不會進行操作)。也就是說，若僅有輸出電壓POR_OUT輸入到功能區塊105，則當電池電壓VBAT不存在，或者電池電壓VBAT沒有高於第一閥值時，重置訊號reset將維持在邏輯低位準，使功能電路105b無 法進行操作。因此，選擇訊號RSMRST#可確保功能電路105b在電池電壓VBAT不存在或異常(即，並未高於第一閥值)時能夠繼續正常操作和電池電壓VBAT相關的特定功能(如：需要電池電壓VBAT以進行操作的個人電腦之相關功能)。
此外，電池偵測電路100的不同元件及/或區塊可由不同電壓驅動。舉例來說，POR區塊103(或者POR電路103a及/或去抖動電路103b)可由電池電壓VBAT驅動，功能區塊105(或功能電路105b)可由運作電壓VRTC驅動，ADC電路108(或者ADC 108a及/或讀取電路108b)則可由其他電壓(如：系統電壓VSBY所產生的其他電壓)驅動。
第2圖係為根據本揭露實施例所描述的方法200之一範例的一流程圖。方法200可透過電池偵測電路100來實現。方法200由一操作202開始。
在操作202中，方法200對電池偵測電路100進行一初始化設置，上述初始化設置包括當運作電壓VRTC不為零時，POR電路103a接收電池電壓VBAT並產生第一電壓V1，去抖動電路103b接收第一電壓V1並對第一電壓V1進行去抖動以產生輸出電壓POR_OUT。與此同時，斷開開關電路107，並將判斷訊號Battery_Exist設置為一第二邏輯位準(如：邏輯為0)。
接著，在一操作203中，邏輯偵測電路106偵測POR區塊103(或去抖動電路103b)所輸出的輸出電壓POR_OUT之邏輯位準。若輸出電壓POR_OUT為邏輯高位準，則方法200進行至一 操作204a。在操作204a中，邏輯控制電路106判定電池101存在並輸出控制訊號ctrl以導通開關電路107，使ADC 108a連接至節點PIN並接收電池電壓VBAT，同時將一第一邏輯位準(如：邏輯為1)的判斷訊號Battery_Exist存入一暫存器。接著，方法200進行至一操作205a。
在操作205a中，ADC 108a將電池電壓VBAT轉換為數位訊號S1並輸出至讀取電路108b進行讀取。然後，方法200回到操作203，進行下一次輸出電壓POR_OUT是否為邏輯高位準的偵測(即，偵測電池電壓VBAT是否存在且高於一第一閥值)。
在操作203中，若邏輯控制電路106偵測到POR區塊103(或去抖動電路103b)所輸出的輸出電壓POR_OUT為邏輯低位準(即，電池電壓VBAT不存在或低於第一閥值)，則方法200進行至一操作204b。在操作204b中，邏輯控制電路106判斷電池101不存在或電池電壓VBAT異常，並輸出控制訊號ctrl將開關電路107斷開以斷開ADC 108a和節點PIN之間的連接，使ADC 108a無法接收電池電壓VBAT，同時將第二邏輯位準(如：邏輯為0)的判斷訊號Battery_Exist存入暫存器。接著，方法200進行至一操作205b。
在操作205b中，由於開關電路107斷開ADC 108a和節點PIN之間的連接，因此ADC 108a不會接收電池電壓VBAT，而讀取電路108b則在讀取到第二邏輯位準的判斷訊號Battery_Exist後，跳過對電池電壓VBAT的讀取。然後，方法200回到操作203，進行下一次輸出電壓POR_OUT是否為邏輯高位準 的偵測(即，偵測電池電壓VBAT是否存在且高於第一閥值)。
如上所述，本案所提出的電池偵測電路利用POR電路來接收電池電壓，並將對應的輸出電壓輸出至邏輯控制電路進行偵測，使得本案所提出的電池偵測電路可不斷對電池電壓進行接收和偵測。這樣不斷接收和偵測電池電壓的配置可增加判斷電池是否存在的靈敏性，也能在偵測到電池不存在或電池電壓異常時立刻控制開關電路斷開節點和ADC之間的連接，並使得讀取電路不會進行對電池電壓的讀取，以達到省電的目的。
100:電池偵測電路
101:電池
102:選擇電路
103:電力開啟重置(POR)區塊
103a:POR電路
103b:去抖動電路
105:功能區塊
105a:或閘
105b:功能電路
106:邏輯控制電路
107:開關電路
108:類比數位轉換器(ADC)電路
108a:ADC
108b:讀取電路
R1:電阻
VBAT:電池電壓
VSBY:系統電壓
VRTC:運作電壓
RSMRST#:選擇訊號
PIN:節點
V1:第一電壓
POR_OUT:輸出電壓
reset:重置訊號
Battery_Exist:判斷訊號
ctrl:控制訊號
S1:數位訊號

Claims (10)

  1. 一種電池偵測電路，包括： 一電力開啟重置(POR)區塊，被配置以耦接一節點，用以當上述節點具有高於一預設值之一電池電壓時，輸出具有邏輯高位準的一輸出電壓，且當上述節點不具有高於上述預設值的上述電池電壓時，輸出具有邏輯低位準的上述輸出電壓； 一類比數位轉換器電路； 一開關電路，耦接上述類比數位轉換器電路；以及 一邏輯控制電路，被配置以耦接上述電力開啟重置區塊，因應於上述輸出電壓為上述邏輯低位準時，產生具有上述邏輯低位準的一控制訊號，使上述開關電路斷開上述類比數位轉換器電路和上述節點之間的連接，並且上述類比數位轉換器電路不對上述電池電壓進行讀取。
  2. 如請求項1所述之電池偵測電路，其中上述邏輯控制電路因應於上述輸出電壓為上述邏輯高位準時，產生具有上述邏輯高位準的上述控制訊號，使上述開關電路導通上述類比數位轉換器電路和上述節點之間的連接，並且上述類比數位轉換器電路對上述電池電壓進行讀取。
  3. 如請求項1所述之電池偵測電路，其中當上述輸出電壓為上述邏輯高位準時，上述邏輯控制電路產生具有上述邏輯高位準的上述控制訊號，並將具有一第一邏輯位準的一判斷訊號存入一暫存器中，而當上述輸出電壓為上述邏輯低位準時，上述邏輯控制電路產生具有上述邏輯低位準的上述控制訊號，並將具有一第二邏輯位準的上述判斷訊號存入上述暫存器中。
  4. 如請求項3所述之電池偵測電路，其中上述類比數位轉換器電路包括： 一類比數位轉換器，被配置以耦接上述開關電路，用以當上述開關電路導通時，接收上述電池電壓並產生一數位訊號；以及 一讀取電路，被配置以耦接至上述類比數位轉換器，用以當上述判斷訊號具有上述第一邏輯位準時，讀取上述數位訊號，而當上述判斷訊號具有上述第二邏輯位準時，上述讀取電路不讀取上述數位訊號。
  5. 如請求項1所述之電池偵測電路，其中上述電力開啟重置區塊包括： 一電力開啟重置電路，被配置以耦接上述節點以接收上述電池電壓並產生一第一電壓；以及 一去抖動電路，被配置以耦接在上述電力開啟重置電路和上述邏輯控制電路之間，上述去抖動電路對上述第一電壓進行去抖動，以產生上述輸出電壓並輸出至上述邏輯控制電路。
  6. 如請求項1所述之電池偵測電路，更包括： 一選擇電路，被配置以接收一系統電壓、上述電池電壓以及一選擇訊號，其中當上述選擇訊號為上述邏輯高位準時，上述選擇電路選擇上述系統電壓作為一運作電壓。
  7. 如請求項6所述之電池偵測電路，更包括： 一功能區塊，被配置以接收上述輸出電壓和上述選擇訊號，以執行和上述電池電壓有關的特定功能。
  8. 如請求項7所述之電池偵測電路，其中上述功能區塊包括一或閘和一功能電路，且上述或閘被配置以接收上述選擇訊號和上述輸出電壓，並輸出一重置訊號以決定上述功能電路是否執行和上述電池電壓有關的特定功能。
  9. 如請求項1所述之電池偵測電路，其中上述電池偵測電路位於一晶片上。
  10. 一種電池偵測方法，包括： 藉由一電力開啟重置(POR)區塊，自一節點接收一電池電壓，並在上述電池電壓高於一預設值時，輸出具有邏輯高位準的一輸出電壓； 藉由一邏輯控制電路，偵測上述輸出電壓並產生一判斷訊號和一控制訊號；以及 藉由一開關電路，接收上述控制訊號， 其中，當上述輸出電壓為上述邏輯高位準時，上述判斷訊號具有一第一邏輯位準，且上述控制訊號導通上述開關電路，並藉由一類比數位轉換器電路接收並讀取上述電池電壓；以及 其中，當上述輸出電壓為邏輯低位準時，上述判斷訊號具有一第二邏輯位準，且上述控制訊號斷開位於上述類比數位轉換器電路和上述節點之間所連接的上述開關電路，使得上述類比數位轉換器電路無法接收上述電池電壓。
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