[发明专利]使用FET分段控制增加低电流测量精度的电池电量计

说明书

一种电路包括被耦合在电池(502)与电子系统(518)之间的电池场效应晶体管(FET 512)使得来自电池的电流通过电池FET流动至电子系统。副本FET将电池耦合至电流感测电路。电池FET和副本FET中的一个包括具有单独控制端子的多个并联的FET分段。逻辑块(520)基于系统状态输入提供多个开关控制信号。开关电路(510)接收开关控制信号并且将FET分段的单独控制端子选择性地耦合至第一参考第一端子或第二参考电压端子中的一个以独立地接通或关断每个FET分段。电流感测电路提供指示出流过副本FET的电流的电压。

相关申请

本申请要求2013年11月19日提交的美国非临时申请号14/084,398的优先权，该申请的内容出于所有目的全部通过引用合并于此。

背景技术

本公开涉及电池电量计，并且特别地涉及使用场效应晶体管(FET)或电阻器分段控制增加低电流测量精度的电池电量计。

除非这里另有指明，该部分中所描述的方法不因包含在该部分中而承认是现有技术。

电池操作的电子装置经常包括用于测量流出或流入电池的电流的电路。这样的电路有时称作“电池电量计”。典型的电池电量计电路100示出在图1中。电路100可以测量到和来自电池102的电流和在电池102上的电压以确定电池102的荷电状态(SOC)。电路100可以包括电池电压模拟至数字转换器(ADC)104和电池电流ADC 106。电压ADC 104可以将电池电压Vbatt转换成数字值，并且电流ADC 106可以将作为横跨感测电阻器103的电压所感测到的电池电流转换成数字值。数字电池电压和电池电流测量由电池荷电状态计算块108使用以确定电池102的荷电状态。

检测电池电流的一个现有方法是在如图2中所图示出的电池电量计电路200中测量横跨与电池102串联的高侧感测电阻器203的电压。另一方法、如图3中所图示出的电池电量计300使用了由栅极控制块326控制的场效应晶体管(FET)312的漏极-源极导通电阻(Rds(on))。又一方法、图4中所图示出的电池电量计400使用了利用相对于来自电池FET 312的初级电流缩放的来自副本FET 414的副本镜像电流的副本感测。感测电路416基于副本镜像电流和用于电流ADC的初级电流而生成电压。然而，这些技术是有问题的，因为电池电流可能横跨宽范围的值波动。例如，当系统正汲取高电流时(例如，在正常或高需求的系统操作模式期间)，特定电阻值可以用于满足电流ADC输入的范围。然而，当电流归因于系统进入睡眠或待机模式而下降时，可用于较高电流模式的串联电阻值将在电流ADC输入产生非常小的电压降。由ADC读取低电压很容易产生误差，并且针对这样的误差的解决方案可能是昂贵且复杂的。

发明内容

本公开描述一种用于使用场效应晶体管(FET)分段控制来增加低电流测量精度的电路。在一个实施例中，一种电路包括具有被配置成被耦合至电池的第一端子和被配置成被耦合至电子系统的第二端子的场效应晶体管(FET)。来自电池的电流通过FET流动至电子系统。FET包括具有单独控制端子的多个并联的FET分段。逻辑块具有输入以接收系统状态输入并且具有输出以基于系统状态输入提供多个开关控制信号。开关电路具有被耦合至多个开关控制信号的第一端子，并且具有被独立地耦合至多个FET分段的单独控制端子的第二端子，以将多个FET分段的单独控制端子选择性地耦合至第一参考电压端子或第二参考电压端子中的一个以独立地接通或关断每个FET分段。模拟至数字转换器具有被耦合至FET的第一端子的第一输入端子、被耦合至FET的第二端子的第二输入端子和输出以响应于被施加至第一输入端子和第二输入端子的信号来提供数字值。

在一个实施例中，开关电路包括多个开关。每个开关具有被耦合至多个开关控制信号中的一个的控制端子和被耦合至FET分段中的对应的一个的单独控制端子的第一端子。每个开关将多个FET分段中的一个的单独控制端子中的一个选择性地耦合至第一参考电压端子或第二参考电压端子中的一个以独立地接通或关断所述FET分段。