用于電池供電裝置的電池反接保護(hù)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本發(fā)明要求于2013年3月12日提交的名稱為"用于電池供電裝置的電池反接 保護(hù)（Reverse Battery Protection For Battery-Powered Devices)" 的美國專利申請 13/796, 890 (代理人案號09DC042 (BHDD/038))的優(yōu)先權(quán)，在此將該美國專利申請的全部內(nèi) 容以引用的方式并入到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明大體上涉及電池供電裝置，并更具體地涉及由并聯(lián)的電池供電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 將電池并聯(lián)在一起是向負(fù)載提供更大功率的常用方法。例如，一些已知的便攜式 血糖儀需要兩個并聯(lián)的電池來為血糖儀的負(fù)載（例如，電子設(shè)備）供電。此類裝置中意外 的電池反接安裝可能導(dǎo)致一個以上的問題，這些問題包括異常裝置操作、裝置負(fù)載損壞和/ 或過早電池放電。一些裝置使用諸如專用電池連接器等機(jī)械防護(hù)設(shè)施來防止無意的電池反 接安裝。然而，機(jī)械防護(hù)設(shè)施可能是昂貴的和/或可能對諸如錢幣型或鋰電池型電池等某 些類型的電池不起作用。一些裝置使用電路來防止電池反接安裝。然而，諸如使用二極管 的保護(hù)電路等一些已知的保護(hù)電路可造成不期望的功率損耗。諸如使用金屬氧化物半導(dǎo)體 場效應(yīng)晶體（MOSFET)的保護(hù)電路等其它已知的保護(hù)電路可能會在由并聯(lián)電池供電的裝置 中不起作用。具體地，在裝置中使用的電池的類型和/或并聯(lián)電池座的類型和/或連接器 可致使一些已知的MOSFET保護(hù)電路失效。因此，仍然存在著為由并聯(lián)的電池供電的裝置提 供電池反接保護(hù)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)一個方面，提供了一種電池反接保護(hù)電路。所述電池反接保護(hù)電路包括：第一 負(fù)載端子；第二負(fù)載端子；第一 P溝道M0SFET，其具有漏極、柵極以及與所述第一負(fù)載端子 連接的源極；第一 N溝道M0SFET，其具有漏極、柵極以及與所述第二負(fù)載端子連接的源極； 第一正電池端子連接器，其與所述第一 P溝道MOSFET的漏極以及所述第一 N溝道MOSFET 的柵極連接，所述第一正電池端子連接器被構(gòu)造成電連接到第一電池端子；以及第一負(fù)電 池端子連接器，其與所述第一 N溝道MOSFET的漏極以及所述第一 P溝道MOSFET的柵極連 接，所述第一負(fù)電池端子連接器被構(gòu)造成電連接到第二電池端子。
[0006] 根據(jù)另一方面，提供了一種如下電池反接保護(hù)電路，所述電池反接保護(hù)電路包括： 第一 P溝道M0SFET，其具有柵極、漏極和源極；第二P溝道M0SFET，其具有柵極、與所述第 一 P溝道MOSFET的柵極連接的漏極、以及與所述第一 P溝道MOSFET的源極連接的源極； 第一 N溝道M0SFET，其具有與所述第二P溝道MOSFET的柵極連接的柵極、與所述第二P溝 道MOSFET的漏極以及所述第一 P溝道MOSFET的柵極連接的漏極、以及源極；第一負(fù)載端 子，其與所述第一 P溝道MOSFET的漏極連接；第一正電池端子連接器，其與所述第一 P溝道 MOSFET的源極以及所述第二P溝道MOSFET的源極連接，所述第一正電池端子連接器被構(gòu)造 成電連接到第一電池端子；第二正電池端子連接器，其與所述第一 N溝道MOSFET的柵極以 及所述第二P溝道MOSFET的柵極連接，所述第二正電池端子連接器被構(gòu)造成電連接到第二 電池端子；第一負(fù)電池端子連接器，其被構(gòu)造成電連接到第三電池端子；第二負(fù)電池端子 連接器，其被構(gòu)造成電連接到第四電池端子；以及第二負(fù)載端子，其中，所述第一負(fù)電池端 子、所述第二負(fù)電池端子、所述第二負(fù)載端子和所述第一 N溝道MOSFET的源極彼此連接。
[0007] 根據(jù)另一方面，提供了一種保護(hù)負(fù)載免受電池反接損壞的方法。所述方法包括：將 第一 P溝道MOSFET的源極連接到第一負(fù)載端子；將第一 N溝道MOSFET的源極連接到第二 負(fù)載端子；將第一正電池端子連接器連接到所述第一 P溝道MOSFET的漏極以及所述第一 N 溝道MOSFET的柵極，所述第一正電池端子被構(gòu)造成電連接到第一電池端子；以及將第一負(fù) 電池端子連接器連接到所述第一N溝道MOSFET的漏極以及所述第一P溝道MOSFET的柵極， 所述第一負(fù)電池端子被構(gòu)造成電連接到第二電池端子。
[0008] 根據(jù)又一方面，提供了一種保護(hù)負(fù)載免受電池反接損壞的方法。所述方法包括：將 第一 P溝道MOSFET的柵極連接到第二P溝道MOSFET的漏極以及第一 N溝道MOSFET的漏 極；將所述第一 P溝道MOSFET的漏極連接到第一負(fù)載端子；將所述第一 P溝道MOSFET的 源極連接到所述第二P溝道MOSFET的源極以及第一正電池端子連接器，所述第一正電池端 子連接器被構(gòu)造成電連接到第一電池端子；將所述第二P溝道MOSFET的柵極連接到所述第 一 N溝道MOSFET的柵極以及第二正電池端子連接器，所述第二正電池端子連接器被構(gòu)造成 電連接到第二電池端子；以及將所述第一 N溝道MOSFET的源極連接到第一負(fù)電池端子連接 器、第二負(fù)電池端子連接器和第二負(fù)載端子，其中，所述第一負(fù)電池端子連接器被構(gòu)造成電 連接到第三電池端子，且所述第二負(fù)電池端子連接器被構(gòu)造成電連接到第四電池端子。
[0009] 本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)從如下詳細(xì)說明中可變得顯而易見：說明并圖示 了若干示例實(shí)施例和實(shí)施方式（其包括用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式）。本發(fā)明還可包括其 它和不同的實(shí)施例，且在均不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可在各個方面上對本發(fā)明的幾 個細(xì)節(jié)進(jìn)行修改。因此，附圖和說明將被認(rèn)為是示例性的而不是限制性的。附圖不一定是 按比例繪制的。本發(fā)明覆蓋落入到本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。
【附圖說明】
[0010] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，下面說明的附圖僅是為了說明的目的。這些附圖不旨在 以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0011] 圖1圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的由一對并聯(lián)電池供電的示例生物傳感器儀的簡化頂 部示意圖。
[0012] 圖2圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于接收一對并聯(lián)的錢幣型或鋰電池型電池的側(cè)面 接觸式（side-contact)電池座的側(cè)剖視圖。
[0013] 圖3圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于接收一對并聯(lián)的錢幣型或鋰電池型電池的頂部 接觸式（top-contact)電池座的側(cè)剖視圖。
[0014] 圖4圖示了圖2的具有反接電池的側(cè)面接觸式電池座的側(cè)剖視圖。
[0015] 圖5圖示了圖3的具有反接電池的頂部接觸式電池座的側(cè)剖視圖。
[0016] 圖6圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的已知電池反接保護(hù)電路的示意電路圖。
[0017] 圖7圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的使用反接電池的側(cè)面接觸式電池電路的示意電路圖。
[0018] 圖8圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的使用反接電池的頂部接觸式電池電路的示意電路圖。
[0019] 圖9圖示了根據(jù)實(shí)施例的使用頂部接觸式電池座的電池反接保護(hù)電路的示意電 路圖。
[0020] 圖10圖示了圖9的使用具有反接電池的頂部接觸式電池座的電池反接保護(hù)電路 的不意電路圖。
[0021] 圖11圖示了根據(jù)實(shí)施例的使用側(cè)面接觸式電池座的電池反接保護(hù)電路的示意電 路圖。
[0022] 圖12圖示了圖11的使用具有反接電池的側(cè)面接觸式電池座的電池反接保護(hù)電路 的不意電路圖。
[0023] 圖13圖示了根據(jù)實(shí)施例的保護(hù)負(fù)載免受電池反接損壞的方法的流程圖。
[0024] 圖14圖示了根據(jù)實(shí)施例的保護(hù)負(fù)載免受電池反接損壞的另一方法的流程圖。
[0025] 圖15圖示了根據(jù)實(shí)施例的使用側(cè)面接觸式電池座的另一電池反接保護(hù)電路的示 意電路圖。
[0026] 圖16圖示了圖15的使用具有反接電池的側(cè)面接觸式電池座的電池反接保護(hù)電路 的不意電路圖。
[0027] 圖17圖示了圖15的使用缺失了電池的側(cè)面接觸式電池座的電池反接保護(hù)電路的 不意電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 現(xiàn)將詳細(xì)地參考本發(fā)明的附圖中所示的示例實(shí)施例。只要有可能，將在全部附圖 中使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或相似的部件。
[0029] 在一個方面中，可通過裝置中包含的保護(hù)電路來防止電池供電裝置的負(fù)載（例 如，電子設(shè)備或電路）發(fā)生電池反接。保護(hù)電路可包括P溝道MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體 場效應(yīng)晶體）和N溝道M0SFET，其中這些P溝道MOSFET和N溝道MOSFET的柵極之中的一 些柵極可直接連接（即，沒有除電阻元件之外的介接裝置或電路部件）到裝置的電池端子 連接器。在一些實(shí)施例中，裝置中的每個正電池端子連接器可連接到各N溝道MOSFET的 柵極或連接到各P溝道MOSFET的柵極與各N溝道MOSFET的柵極，這取決于裝置中使用的 電池連接器的類型。在一些實(shí)施例中，裝置中的每個負(fù)電池端子連接器可連接到各P溝道 MOSFET的柵極。在電池反接的情況下，至少一個P溝道MOSFET和至少一個N溝道MOSFET 可切換到非導(dǎo)通狀態(tài)（即，它們均"關(guān)斷"）。到非導(dǎo)通狀態(tài)的切換可隔離并因而保護(hù)裝置 的負(fù)載免受不正確地安裝的電池?fù)p壞。保護(hù)電路還可防止不正確地安裝的電池和/或與不 正確地安裝的電池并聯(lián)連接的其它電池過早地放電。在一些實(shí)施例中，負(fù)載可由單個正確 地安裝的電池供電。在其它方面中，如下面將結(jié)合圖1至圖17更詳細(xì)地說明，提供了用于 保護(hù)負(fù)載免受電池反接損壞的方法。
[0030] 圖1圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的由并聯(lián)電池供電的已知裝置（生物傳感器儀100)的 示例。生物傳感器儀100可由并聯(lián)連接的第一電池102a和第二電池102b供電并安置在電 池座104中。第一電池102a和第二電池102b可以完全相同并且均可例如是錢幣型或鋰電 池型電池（例如，3伏的CR2032電池等）。電池座104可位于電池室106,可從生物傳感器 儀100的背面107進(jìn)入電池室。生物傳感器儀100還可包括由第一電池102a和第二電池 l〇2b供電的微控制器108和存儲器109。微控制器108可用于確定諸如血液樣品中的血糖 濃度等液體中的分析物的特性，且存儲器109可用于儲存測量結(jié)果。微控制器108可以是 諸如由加利福尼亞州圣克拉拉市的瑞薩電子（Santa Clara)美國公司生產(chǎn)的V850微控制 器等常規(guī)微控制器或其它類似的微控制器。傳感器儀表100的其它部件可例如包括輸入/ 輸出裝置、顯示器和測試傳感器端口（未示出），所有這些部件均可由第一電池 l〇2a和第 二電池102b供電。生物傳感器儀100的微控制器108、存儲器109和其它電子部件可被認(rèn) 為是由第一電池 l〇2a和第二電池102b供電的"負(fù)載"。在外殼110中可放置生物傳感器儀 100的第一電池 l〇2a和第二電池102b、電池座104、電池室106、微控制器108、存儲器109 和其它部件。生物傳感器儀100的示例可以是由紐約柏油村（Tarrytown)的拜耳健康護(hù)理 公司生產(chǎn)的CONTOUR κ USB血糖儀。
[0031] 圖2和圖3分別圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的兩種已知類型的電池座204和電池座304， 電池座204和電池座304均可例如用于生物傳感器儀100以及其它需要并聯(lián)電池的電池供 電裝置。電池座204和電池座304均可用于容納且并聯(lián)地連接第一電池202a和第二電池 202b。第一電池202a和第二電池202b均可以是相同的錢幣型或鋰電池型電池，其中第一 電池202a可具有第一正電池端子212a和第一負(fù)電池端子214a，且第二電池202b可具有第 二正電池端子212b和第二負(fù)電池端子214b。第一正電池端子212a和第一負(fù)電池端子214a 均可由一起形成第一電池202a的外殼的一種或多種金屬和/或其它導(dǎo)電材料制成，其中第 一正電池端子212a與第一負(fù)電池端子214a電絕緣。第二正電池端子212b和第二負(fù)電池 端子214b也均可由一起形成第二電池202b的外殼的一種或多種金屬和/或其它導(dǎo)電材料 制成，其中第二正電池端子212b與第二負(fù)電池端子214b電絕緣。第一電池202a和第二電 池202b均可以例如是3伏的CR2032