一種植入式功耗監測設備的充電電路的制作方法

本實用新型涉及醫療器械或可穿戴設備領域，具體涉及一種植入式功耗監測設備的充電電路。

背景技術：

隨著電子技術、新型電池技術、生物傳感技術的發展，使得可植入式生物傳感器越來越趨于實用化和微型化，借助于低功耗的檢測電路和無線通信電路使長時間的生化指標動態檢測成為可能。

可植入式監測設備出于安全考慮。一般會設計成兩個組件：僅供一次性使用的植入式傳感器組件，以及可重復性使用的電子組件。工作時，兩個組件需組合后一起植入到人體工作。

為保證電子組件可重復性使用，可充電鋰電池越來越多的用到植入式檢測設備上。

為了滿足低功耗要求，在電子組件不需要工作時，希望系統耗電越少越好，甚至希望整個系統電路處于非供電狀態。因此設計時會加入電源開關接通電源或斷開電源。

為了盡量縮小設備體積，用于電子組件和傳感器組件的電氣連接觸點數量設計的越少越好。

目前市場上可見的植入式設備分兩種情況：第一、不可充電的設備，內置紐扣電池，雖然由于減少了充電觸點數目，達到了減小體積的效果，但缺點是不能充電，因此也就不能重復利用；第二、可充電的設備，同樣為了減小組件的體積一般不再設計電源開關，不滿足低功耗的特點，即使設計了電源開關，卻增大了設備體積，降低了用戶佩戴設備的體驗性。

申請號為“201610379212.4”的中國專利申請，公開了一種可充電電池，包括：電芯、保護電路和電量計芯片，容納電芯、保護電路和電量計芯片的殼體，以及設置于殼體上的至少三個觸片；保護電路包括第一開關元件，電芯包括第一電極、第二電極，第一電極通過保護電路連接第一觸片，第一電極和第一觸片分別間接或直接連接第一開關元件，第二電極通過保護電路連接第二觸片；電量計芯片的第一接口連接第一電極，第二接口連接第二電極，第三接口連接第三觸片。該技術方案還公開了一種充電管理電路、電子設備及充電器。通過上述方式，該技術方案能夠直接獲取電芯電壓，不會受到保護電路中第一開關元件和外部檢測電路與第三觸片之間接觸阻抗的影響，提高電池電壓的檢測準確度，改善充電控制精度。

技術實現要素：

為解決以上問題，本實用新型提供了一種植入式功耗監測設備的充電電路，其技術方案具體如下：

一種植入式功耗監測設備的充電電路，包括有系統電路及電池，其特征在于：

所述電池通過一個MOS開關管(Q1)連接至系統電路的電壓輸入端；可方便地適應

系統電路的供電需求；

所述電池為可充電式電池，

所述一種植入式功耗監測設備的充電電路還包括有一電池充電管理芯片(U1)；

所述的電池充電管理芯片(U1)包括有充電電流編程引腳(PROG)、接地引腳(GND) 及電壓輸出引腳(BAT)，

所述電壓輸出引腳(BAT)連接至電池正極及MOS開關管的源極，并通過一電阻(R3) 及與電阻(R3)串聯的一電阻(R4)連接至MOS開關管的門極，所述電阻(R3)及電阻(R4)構成MOS開關管門極的上拉電阻；

所述MOS開關管的漏極連接至系統電路的電壓輸入端；

在所述的充電電流編程引腳(PROG)及接地引腳(GND)之間設置一電阻(R2)，

所述的電阻(R2)用以確定電池的額定充電電流。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

所述MOS開關管為內置續流二極管的P溝道MOS管。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

所述電池充電管理芯片(U1)的型號為YB4067。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

在所述的MOS開關管的門極與地之間設置一電容(C4)，所述電容(C4)用于與電阻(R4)構成充放電電路，實現軟開關功能。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

所述的電池充電管理芯片(U1)還包括有供電電壓引腳(Vcc)，

在所述的電壓輸出引腳(BAT)與供電電壓引腳(Vcc)之間，還設置一與電阻(R3)

串聯的二極管(D1)，所述電壓輸出引腳(BAT)的輸出端經由電阻(R3)連接至二

極管(D1)的陽極，

所述二極管(D1)的陰極連接至供電電壓引腳(Vcc)。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

所述的電池充電管理芯片(U1)還包括有充電狀態指示引腳(CHG)及充電完成狀態指示引腳(CHGT)，

所述的充電狀態指示引腳(CHG)及充電完成狀態指示引腳(CHGT)均為開漏輸出，

在所述的供電電壓引腳(Vcc)與充電狀態指示引腳(CHG)之間，串聯有一電阻(R0) 及一發光二極管(LED-1)，

在所述的供電電壓引腳(Vcc)與充電完成狀態指示引腳(CHGT)之間，串聯有一電阻(R1)及一發光二極管(LED-2)。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

設置充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)、充電電壓輸入負極觸點(J2) 與供電電壓引腳(Vcc)適配，所述充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)連接至供電電壓引腳(Vcc)，所述充電電壓輸入負極觸點(J2)接地。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

所述的充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)與充電電壓輸入負極觸點(J2) 可適應電源接入、懸空、短接三種工作狀態。

根據本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，其特征在于：

在所述的充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)與供電電壓引腳(Vcc)之間設置濾波電容(C1)，

在所述的電壓輸出引腳(BAT)與電池的正極及MOS開關管的源極構成的公共端之間設置濾波電容(C2)，

在所述的MOS開關管的漏極與系統電路的電壓輸入端之間設置濾波電容(C3)。

本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，

首先，通過在電池及系統電路的電壓輸入端之間設置一個MOS開關管(Q1)，通過對MOS開關管(Q1)的控制，可方便地適應系統電路的供電需求；

其次，通過設置電池為可充電式電池，且設置相應的電池充電管理芯片與電池配合，用以協調電池是否需要充電以及系統電路是否需要供電；

最后，通過設置兩個觸點，用以與電池充電管理芯片相適配，可實現外部對電池充電管理芯片工作狀態的控制，從而使得該系統電路的供電與否可在任意場合得到滿足。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為與本實用新型中的觸點J1、J2相適配的三種工作狀態的切換示意圖；

圖中，R0、R1、R2、R3、R4為電阻；C1、C2、C3、C4為電容；Q1為P溝道MOS 管；D1為二極管；LED-1、LED-2為發光二極管；U1為電池充電管理芯片；J1、J2為觸點。

具體實施方式

下面，根據說明書附圖和具體實施方式對本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路作進一步具體說明。

如圖1所示的一種植入式功耗監測設備的充電電路，包括有系統電路及電池，

所述電池通過一個MOS開關管(Q1)連接至系統電路的電壓輸入端；可方便地適應

系統電路的供電需求；

所述電池為可充電式電池，

所述一種植入式功耗監測設備的充電電路還包括有一電池充電管理芯片(U1)；

所述的電池充電管理芯片(U1)包括有充電電流編程引腳(PROG)、接地引腳(GND) 及電壓輸出引腳(BAT)，

所述電壓輸出引腳(BAT)連接至電池正極及MOS開關管的源極，并通過一電阻(R3) 及與電阻(R3)串聯的一電阻(R4)連接至MOS開關管的門極，所述電阻(R3)及電阻(R4)構成MOS開關管門極的上拉電阻；

所述MOS開關管的漏極連接至系統電路的電壓輸入端；

在所述的充電電流編程引腳(PROG)及接地引腳(GND)之間設置一電阻(R2)，

所述的電阻(R2)用以確定電池的額定充電電流。

其中，

所述MOS開關管為內置續流二極管的P溝道MOS管。

其中，

所述電池充電管理芯片(U1)的型號為YB4067。

其中，

在所述的MOS開關管的門極與地之間設置一電容(C4)，所述電容(C4)用于與電阻(R4)構成充放電電路，實現軟開關功能。

其中，

所述的電池充電管理芯片(U1)還包括有供電電壓引腳(Vcc)，

在所述的電壓輸出引腳(BAT)與供電電壓引腳(Vcc)之間，還設置一與電阻(R3)

串聯的二極管(D1)，所述電壓輸出引腳(BAT)的輸出端經由電阻(R3)連接至二

極管(D1)的陽極，

所述二極管(D1)的陰極連接至供電電壓引腳(Vcc)。

其中，

所述的電池充電管理芯片(U1)還包括有充電狀態指示引腳(CHG)及充電完成狀態指示引腳(CHGT)，

所述的充電狀態指示引腳(CHG)及充電完成狀態指示引腳(CHGT)均為開漏輸出，

在所述的供電電壓引腳(Vcc)與充電狀態指示引腳(CHG)之間，串聯有一電阻(R0) 及一發光二極管(LED-1)，

在所述的供電電壓引腳(Vcc)與充電完成狀態指示引腳(CHGT)之間，串聯有一電阻(R1)及一發光二極管(LED-2)。

其中，

設置充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)、充電電壓輸入負極觸點(J2) 與供電電壓引腳(Vcc)適配，所述充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)連接至供電電壓引腳(Vcc)，所述充電電壓輸入負極觸點(J2)接地。

其中，

所述的充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)與充電電壓輸入負極觸點(J2) 可適應電源接入、懸空、短接三種工作狀態。

其中，

在所述的充電電壓輸入正極觸點/系統上電控制觸點(J1)與供電電壓引腳(Vcc)之間設置濾波電容(C1)，

在所述的電壓輸出引腳(BAT)與電池的正極及MOS開關管的源極構成的公共端之間設置濾波電容(C2)，

在所述的MOS開關管的漏極與系統電路的電壓輸入端之間設置濾波電容(C3)。

實施例

一種植入式功耗監測設備的充電電路，其中，

所述電池充電管理芯片U1的電源輸入引腳VCC接電容C1，電壓輸出引腳BAT接電容C2，所述電阻R2接U1的PROG。

所述電阻R3和二極管D1串接后分別和U1的電源輸入引腳VCC，電壓輸出引腳BAT 相連接。所述電阻R4一端與二極管D1的陽極相連，一端和所述MOS管Q1的門極相連。 MOS管Q1的輸出端直接連系統電路的電壓輸入端。所述電容C3一段接MOS管Q1的輸出，一端接地。

所述引腳CHG為充電中指示信號，可接到一個發光二極管LED-1，并通過電阻R0 上拉，用于顯示設備提示正在充電。

所述引腳CHGT為充電中指示信號，可接到一個發光二極管LED-2，并通過電阻R1 上拉，用于顯示設備提示充電完成。

電池充電管理芯片U1的CHG信號為內部開漏極輸出，通過電阻R0電阻和LED-1 上拉；U1的CHGT信號為內部開漏極輸出，通過電阻R1電阻和LED-2上拉。

當J1和J2都懸空時，充電管理芯片U1未接入有效輸入電壓，PNP型MOS管門極 (Q1-Pin1)通過R3、R4上拉到BAT端，為高電平，則Q1斷開，電池和系統電路為非連接狀態，系統電路不工作。

當J1和J2接入有效輸入電壓時，輸入電壓給電池充電；PNP型MOS管Q1的門極 (Q1-Pin1)為高電平，則Q1斷開，電池和系統電路為斷開狀態，系統電路未上電作。

當J1和J2短接時，此時因為U1-VCC引腳通過二極管D1連接到J2(J2接地)，因此 U1-VCC被鉗位在低電平，Q1門極(Q1-Pin1)為低電平，則Q1導通，電池和系統電路為連接狀態，系統電路正常工作。

在充電過程中，充電電源管理芯片U1的CHG信號內部FET為ON，LED-1亮；充電完成或未充電時，U1的CHGT信號內部FET為ON，LED-2亮，同時LED-1息滅。通過U1-CHG信號和U1-CHGT信號的組合，可以識別出系統電路是處于：充電中、充電完成、系統電路工作中、系統電路未工作狀態。

二極管D1的作用有兩個：當J1接入正電壓時，防止J1電壓直接接到電池正極上。當J2和J1短接時，將Q1門極鉗位到低電平，使Q1導通。

適當的選取與U1的PROG相連接的R2的值，可以確定對電池的額定充電電流。

電容C1，C2，C3分別作為充電管理芯片U1，電池，和系統電路的電源濾波電容用。

電容C4和R4組成充放電電路，其作用使Q1門極電平緩慢變化，對電池對系統供電或斷電起到軟開關作用。

當J1和J2接適當輸入電壓時，輸入電壓可對所述電池進行充電，且此時由于MOS 管的門極為高電平，Q1為斷開狀態，電池與系統電路為斷開，系統電路處于不供電狀態；

當J1和J2短接時，U1的Vcc被鉗位在低電平，MOS管的門極為低電平，Q1導通，電池可對系統電路供電；

當J1和J2都懸空時，電池不對系統電路供電，進入低功耗狀態。本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路只用了2個觸點，同時實現了充電和上電開關兩個功能，有利于實現設備的微型化。

本實用新型的一種植入式功耗監測設備的充電電路，

首先，通過在電池及系統電路的電壓輸入端之間設置一個MOS開關管(Q1)，通過對MOS開關管(Q1)的控制，可方便地適應系統電路的供電需求；

其次，通過設置電池為可充電式電池，且設置相應的電池充電管理芯片與電池配合，用以協調電池是否需要充電以及系統電路是否需要供電；

最后，通過設置兩個觸點，用以與電池充電管理芯片相適配，可實現外部對電池充電管理芯片工作狀態的控制，從而使得該系統電路的供電與否可在任意場合得到滿足。