一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法

摘要

本发明提供了一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法，包括：预先获取移动电源的电路结构和电源参数；根据所述电路结构，确定电源保护板的电路组成和电路连接关系；根据所述电源参数，确定电源保护板中各种电路的运行参数；根据所述电路组成和电路连接关系，生成集成电路板；根据所述运行参数，设置所述集成电路的运程程序。本发明有益效果为：本发明相对于仿真设计电源保护板，是将移动电源和保护板，可以不局限于移动电源的类型和结构，根据实际的电路结构和运行参数设计移动电源的保护板。

说明书

技术领域

本发明涉及电源防护技术领域，特别涉及一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法。

背景技术

目前，电池电路保护板主要是针对可充电(一般指电池保护板)起保护作用的集成电路板，移动电源之所以需要保护，是由它本身特性决定的，由于移动电源本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此移动电源电阻组件总会跟着一块带采样电阻的保护板和一片电流保险器出现。

现有的移动电源电池保护电路板在进行设计的时候多使用仿真方式，通过仿真之后，对移动电源进行确定之后进行移动电源保护板设计，但是，因为需要仿真，设计方式非常复杂，而且存在无法排除干扰的问题。

发明内容

本发明提供一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法，用以解决设计方式非常复杂，而且存在无法排除干扰的的情况。

一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法，包括：

预先获取移动电源的电路结构和电源参数；

根据所述电路结构，确定电源保护板的电路组成和电路连接关系；

根据所述电源参数，确定电源保护板中各种电路的运行参数；

根据所述电路组成和电路连接关系，生成集成电路板；

根据所述运行参数，设置所述集成电路的运程程序。

作为本发明的一种实施例：所述预先获取移动电源的电路结构和电源参数，包括：

根据所述移动电源，确定电芯和PCB板；

根据所述PCB板，确定移动电源的开关电路、充电电路、升压电路、降压电路和控制电路；

根据所述PCB板上不同电路之间的第一连接关系和PC板与电芯的第二连接关系，确定电路结构；

根据所述PCB板上的电路结构，依次确定移动电源的PCB板上每个电路的运行参数。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电路结构，确定电源保护板的电路组成和电路连接关系，包括：

根据所述电路结构，确定PCB板的执行功能；

根据所述执行功能，确定每个执行功能对应的功能电路；

江所述功能电路按照类型进行划分，确定所述PCB板上而各种电路的电路组成；

根据所述电路组成，确定所述功能性电路中具有互益功能的电路，并确定电路连接关系。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电源参数，确定电源保护板中各种电路的运行参数，包括：

获取所述电源参数；其中，

所述电源参数包括：工作电压范围、工作电流范围、储能能量；

根据所述电源参数，设定所述开关电路的保护参数；

所述保护参数包括：过充参数、过压保护参数、过放保护参数、过载保护参数、过敏保护参数、过热保护参数和短路保护参数；

根据所述电源参数，设定所述充电电路的输入电压参数、可控整流参数；

根据所述电源参数，设定所述升压电路的升压范围参数和电压增益参数；

根据所述电源参数，设定所述降压电路的降压范围参数；

根据所述电源参数，设定所述控制电路的第一电路控制参数。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电源参数，确定电源保护板中各种电路的运行参数，还包括：

根据所述PCB板，确定辅助电路；其中，

所述辅助电路包括：功率MOSEFT管、驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、信号调理电路、保护电路、ARM控制器；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上的功率MOSFET管的功率参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上驱动电路上运算放大器的运放参数和导通电压；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上电压检测电路的开路电压；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上电流检测电路的放电电流采样参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上信号调理电路阻抗匹配参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上保护电路的功率管的输出参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上ARM的第二电路控制参数。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电路组成和电路连接关系，生成集成电路板，包括：

根据所述电路组成，确定所述PCB板中涉及的电路个数和电路种类；

根据所述PCB板中电路连接关系，确定所述PCB板中不同电路的关联关系；

根据所述电路种类，确定每个电路的执行效果；

根据所述执行效果，确定检测所述执行效果的监测电路；

根据所述监测电路，确定进行替换的集成电路电路板；

根据所述电路个数，确定所述集成电路上可以执行的功能个数；

根据所述关联关系，确定所述集成电路的集成电路参数；

根据所述集成电路参数和集成电路电路板，生成集成电路板。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述监测电路，确定进行替换的集成电路电路板，包括以下步骤：

步骤1：根据所述PCB板中涉及的电路个数和电路种类，构建第一电路模型：

其中，L

步骤2：根据所述监测电路，构建监测电路模型：

其中，k

步骤3：根据所述第一电路模型和检测模型，确定其相关系数：

其中，当X＝1时，表示替换的集成电路电路板可以进行替换；当X＜1时，表示替换的集成电路电路板不可以进行替换。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述运行参数，设置所述集成电路的运程程序，包括：

获取移动电源的运行参数，并确定每个运行参数对应的电路和硬件设备；

根据所述电路和硬件设备，确定对应的监测电路；

根据所述监测电路，确定所述集成电路中对应功能的集成模块；

根据所述集成模块，确定集成模块内对应的集成硬件；

根据所述集成硬件，设置对应的运行程序框架；

根据所述运行参数，在所述运行程序框架进行参数导入，生成集成电路的运行程序。

作为本发明的一种实施例：所述方法还包括以下步骤：

步骤1：确定设置所述运行参数的元器件，并将所述元器件作为采样点；

步骤2：根据所述采样点，确定每个采样点的运行数据：

其中，

步骤3：通过下式将所述运行数据在一个周期内进行误差推导，确定采样衰减：

其中，

步骤4：根据所述衰减参数，对所述集成电路的运行程序进行调整。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法的方法流程图。

图2为本发明实施例中一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法的结构参数获取流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1所示，本发明为一种基于集成电路的移动电源保护板设计方法，包括：

预先获取移动电源的电路结构和电源参数；

根据所述电路结构，确定电源保护板的电路组成和电路连接关系；

根据所述电源参数，确定电源保护板中各种电路的运行参数；

根据所述电路组成和电路连接关系，生成集成电路板；

根据所述运行参数，设置所述集成电路的运程程序。

上述技术方案的工作原理为：本发明属于在电源结构确定之后，进而进行基于定制设计的移动电源保护板，所以要预先确定电路结构和电源参数，电路结构可以确定我们要设计的移动电源保护板的与移动电源的连接接口，更能够确定如何检测移动电源的电路结构和如何控制移动电源的电路结构。电源参数可以作为本发明涉及保护板时的参考参数，防止电路不匹配。本发明基于集成电路的原因时，本发明会根据移动电源电路不同检测点，不同控制点分别设置电路，而最后进行集成，防止检测缺漏，控制缺漏。本发明在进行移动电源保护板设计的时候，是基于移动电源的电路结构和电源参数进行设计，电路结构可以确定对应的移动电源保护板的设计结构。电源参数可以确定对应的移动电源保护板的设定参数。根据设计结构，可以生成集成电路的电路板，而电源参数可以确定保护板内部的运行程序。

上述技术方案的有益效果为：本发明相对于仿真设计电源保护板，是将移动电源和保护板，可以不局限于移动电源的类型和结构，根据实际的电路结构和运行参数设计移动电源的保护板。

作为本发明的一种实施例：如附图2所示，所述预先获取移动电源的电路结构和电源参数，包括：

根据所述移动电源，确定电芯和PCB板；

电芯的规格，确定了本发明保护板的电路参数区间。移动电源原来的PCB板，属于电源的控制板，充电、放电都是这个PCB板控制，所以本发明需要进行对这个PCB板的电路特性和结构设计保护板。

根据所述PCB板，确定移动电源的开关电路、充电电路、升压电路、降压电路和控制电路；一个移动电源，开关电路就是放电，给别的设备进行充电的电路，充电电路是自身电路。对于一些高规格移动电源，能够进行升压和降压，便于给不同电压的设备进行充电，所以会根据这些电路做保护板的主体电路设计。

根据所述PCB板上不同电路之间的第一连接关系和PC板与电芯的第二连接关系，确定电路结构；

根据所述PCB板上的电路结构，依次确定移动电源的PCB板上每个电路的运行参数。

上述技术方案的工作原理为：本发明在进行电源结构和电源参数获取的过程中，根据PCB板确定其电路板上的电路，而后根据不同电路板上连接关系确定电路结构，而电路结构确定之后，因为元器件已经确定，运行参数也可以设置。

上述技术方案的有益效果为：本发明根据PCB板确定移动电源的具体结构和具体参数，参数相对于仿真更加正确，更加贴合实际。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电路结构，确定电源保护板的电路组成和电路连接关系，包括：

根据所述电路结构，确定PCB板的执行功能；

PCB板的执行功能，就是PCB板执行的充电、放电、降压、升压等功能，确定功能的同时，也会确定相关参数和阈值。

根据所述执行功能，确定每个执行功能对应的功能电路；为什么确定对应的功能电路呢，对应的功能电路也就是升压、降压、开关等电路，本步骤的目的是将功能和功能电路的位置确定，所以用了对应。

所述功能电路按照类型进行划分，确定所述PCB板上而各种电路的电路组成；

根据所述电路组成，确定所述功能性电路中具有互益功能的电路，并确定电路连接关系。互益功能，就是电路之间具有关联，而且两个电路之间有存在相互作用，一个电路出现波动，另一个电路也会发生波动。这部分的目的是在进行设计保护板的时候，互益功能的电路最好是能够通过也存在互益功能的保护板上的电路进行检测，从而提高检测精确度。

上述技术方案的工作原理为：本发明在确定电路组成和电路连接关系的时候，会对PCB板的执行功能进行分析，进而确定电路的组成和连接关系。

上述技术方案的有益效果为：本发明能够根据电路板的执行功能和PCB板的具体状况确定电路的连接关系和电路组成。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电源参数，确定电源保护板中各种电路的运行参数，包括：

获取所述电源参数；其中，

所述电源参数包括：工作电压范围、工作电流范围、储能能量；

根据所述电源参数，设定所述开关电路的保护参数；

所述保护参数包括：过充参数、过压保护参数、过放保护参数、过载保护参数、过敏保护参数、过热保护参数和短路保护参数；

根据所述电源参数，设定所述充电电路的输入电压参数、可控整流参数；

根据所述电源参数，设定所述升压电路的升压范围参数和电压增益参数；

根据所述电源参数，设定所述降压电路的降压范围参数；

根据所述电源参数，设定所述控制电路的第一电路控制参数。

上述技术方案的工作原理为：本发明在进行电路运行参数分析的时候，会通过工作时，电流、电压和储能对不同电路中就具体的参数进行一一设定。从而确定电路中的运行参数。

上述技术方案的有益效果为：本发明的基于电路板确定运行参数，更加简单进行保护板设计，而且设计的电路板与原来的移动电源更加适配。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电源参数，确定电源保护板中各种电路的运行参数，还包括：

根据所述PCB板，确定辅助电路；其中，

所述辅助电路包括：功率MOSEFT管、驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、信号调理电路、保护电路、ARM控制器；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上的功率MOSFET管的功率参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上驱动电路上运算放大器的运放参数和导通电压；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上电压检测电路的开路电压；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上电流检测电路的放电电流采样参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上信号调理电路阻抗匹配参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上保护电路的功率管的输出参数；

根据所述电源参数，确定所述PCB板上ARM的第二电路控制参数。

上述技术方案的工作原理为：因为保护板设计的时候，还会进行辅助电路设计，辅助电路是为了让真正的检测电路和控制电路，保护电路能够集成在一起，所以本发明还会通过PCB板设置相关的辅助电路的参数。

本发明在进行PCB板的参数获取的时候，还会对辅助电路的参数进行设定，进而是的参数移动电源的参数更加全面。

上述技术方案的有益效果为：本发明通过对辅助参数进行设定，可以使得本发明的最后设计的移动电源保护板更加精确。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述电路组成和电路连接关系，生成集成电路板，包括：

根据所述电路组成，确定所述PCB板中的电路个数和电路种类；

根据所述PCB板中的电路结构，确定所述PCB板中不同电路的关联关系；

根据所述电路种类，确定每个电路的执行效果；

根据所述执行效果，确定检测所述执行效果的监测电路；

监测电路是保护板上的电路专职设计用来监测，数据的采集和监测室保护的最重要的部分。

根据所述监测电路，确定进行替换的集成电路电路板；

根据所述电路个数，确定所述集成电路上可以执行的功能个数；

根据所述关联关系，确定所述集成电路的集成电路参数；

根据所述集成电路参数和集成电路电路板，生成集成电路板。

在生成电源保护板的集成电路板时，本发明还会进行电路个数和种类的确定，便于判断电路设计的合理性。在第二次确定执行效果的过程中，本发明是需要生成一种对所述执行效果进行检测的检测电路，与第一次确定PCB板功能，进而确定电路板的总体功能不同。本部分更主要的是能够根据PCB板的执行共鞥，确定集成电路板怎么构成，进而生成集成电路板。

上述技术方案的工作原理为：本发明在生成集成电路板的过程中，会基于电路的执行效果和执行个数进行确定对应的监测电路，最后基于电路集成技术确定电路监测电路，进而形成集成电路板。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述监测电路，确定进行替换的集成电路电路板，包括以下步骤：

步骤1：根据所述PCB板中涉及的电路个数和电路种类，构建第一电路模型：

其中，L

步骤1的作用是在构建第一电路模型，是基于电路中个数和种类确定电路的总体特征，本发明设置

步骤2：根据所述监测电路，构建监测电路模型：

其中，k

步骤2中本发明设定监测电路，是设计的保护板上的电路，在设计成功后，本发明设计的保护板需要和原来的PCB板相适配，这个适配的方式，就是两个模型相同，以此来确定设计的监测电路模型是可以进行替换。

步骤3：根据所述第一电路模型和监测电路模型，确定其相关系数：

其中，当X＝1时，表示替换的集成电路电路板可以进行替换；当X＜1时，表示替换的集成电路电路板不可以进行替换。

上述技术方案的工作原理为：本发明会判断地生成的集成电路板是否符合保护电路的情况，所以通过移动电源的自身建模和监测电路的监测建模构成两个模型最后基于两者的相关关系判断是否可以进行替换，生成的集成电路板是不是可以进行电路监测。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述运行参数，设置所述集成电路的运程程序，包括：

获取移动电源的运行参数，并确定每个运行参数对应的电路和硬件设备；

根据所述电路和硬件设备，确定对应的监测电路；

根据所述监测电路，确定所述集成电路中对应功能的集成模块；

根据所述集成模块，确定集成模块内对应的集成硬件；

根据所述集成硬件，设置对应的运行程序框架；

根据所述运行参数，在所述运行程序框架进行参数导入，生成集成电路的运行程序。

在电路设计完成之后，电路各个部件参数的设置，以及控制方面，现有的集成电路都有控制芯片。在控制芯片中，最好的控制集成电路运行的方式还是程序控制，因此，本发明通过设计相关的程序进行导入，通过程序进行控制保护板上电路的运行。

作为本发明的一种实施例：所述方法还包括以下步骤：

步骤1：确定设置所述运行参数的元器件，并将所述元器件作为采样点；

步骤2：根据所述采样点，确定每个采样点的运行数据：

其中，

在步骤2中，本发明对采样点的运行书记计算的时候采用的是差值法，用于判断相邻采样点在同一时刻运行数据的变化情况，本发明的采样点都是基于元器件，元器件都具有一定的控制电路变化的能力，本发明采用这种方式的原因是因为在误差推导的过程中，也是基于元器件的变化控制，判断是不是存在衰减的。

步骤3：通过下式将所述运行数据在一个周期内进行误差推导，确定采样衰减：

其中，

在步骤3中，本发明是基于周期时间内，通过在变化的运行周期之下，通过一个周期内的频谱变化的推导，判断出衰减的数值。

步骤4：根据所述衰减参数，对所述集成电路的运行程序进行调整。

本发明在集成电路的保护板设计初步完成之后，因为电路中存在多种电路的相互适配运行，也需要一定的监测，判断运行程序是不是需要进程调整，所以这个节点本发明会对运行参数进行衰减监测，从而判断出，电路是不是需要调整，衰减状况，然后根据衰减状况进行调整。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。