电源管理系统及方法与流程

本发明涉及电子设备的电源技术领域，尤其涉及一种电源管理系统及方法。

背景技术：

电子设备的续航时间短已是影响用户体验的最重要问题之一。对于智能设备(如手机等)续航基本是1天，用户需要随时随地进行充电。

事实上，电子设备主动关机的原因是其中的电源管理单元所能提供的电压无法满足整机电路的正常工作，则电子设备根据此电压设置关机操作，以保护电子设备中的硬件。这个关机电压在3.5v左右。实际上，当电池电压等于3.5V时，电池剩余电量大概是电池满电量的5％。以一块3000mAH的锂电池为例，相当于3000*5％＝150mAH的电量没有被利用。一般手机播放MP3功耗为30-50mA，可见，150mAH电量可以支撑播放MP3达3-5小时。如何利用这部分电池电量，以提高电子设备的续航时间，是本领域技术人员所要解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电源管理系统及方法，用于解决现有技术中由于电池的电池电压低于整机电路的工作电压时，电池无法提供工作电压而导致电子设备关机的问题。

本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种电源管理系统，用于包含电池和电源管理单元的电子设备，包括：负输入端与电池相连、正输入端接入预设电压的比较单元，用于 基于所述负输入端所接收的电池电压与所述预设电压的比较结果来输出使能信号；使能端与所述比较单元的输出端相连、输入端连接所述电池、输出端连接所述电源管理单元的升压单元，用于基于所述使能信号将所述电池电压予以升高并输出；并联在所述电池的输出端和升压单元的输出端之间的延时单元，用于在所述升压单元升压至预设的输出电压之后将由所述电池向所述电源管理单元提供电压切换至由所述升压单元向所述电源管理单元提供电压。

优选地，所述比较单元包括：与所述电池相连的分压电路。

优选地，所述延时单元包括：延时电路，包括：均与所述比较单元的输出端相连的输入端和使能端、和输出端，用于在所述升压单元升压至预设的输出电压之后输出断开信号；第一受控开关电路，包括：与所述延时电路的输出端相连的受控端、连接所述电池的输出端的第一端、连接所述升压单元的输出端的第二端。

优选地，所述延时单元包括：第二受控开关电路，包括：与所述电池的输出端相连的第一端、与所述升压单元的输出端相连的第二端、和受控端；比较电路，包括：与所述电池的输出端相连的负输入端、与所述升压单元的输出端相连的正输入端、连接所述第三受控开关的受控端的输出端。

优选地，所述电源管理系统还包括：连接在与所述电池和电源管理单元之间的电压输出单元。

优选地，所述升压单元包括：连接在所述升压单元的输出端和地线之间的过滤电路。

第二方面，还提供一种电子设备，包括：电池，电源管理单元，以及如上任一所述的电源管理系统。

第三发面，还提供一种电源管理方法，用于包含电池和电源管理单元的移 动设备，所述方法由上述任一电源管理系统来执行，包括：基于获取自电池的电池电压和预设电压的比较结果，输出使能信号；基于所述使能信号将所述电池电压予以升高；在将所述电池电压予以升高的过程之后，将向所述电源管理单元输出的电池电压切换成升高后的电压。

优选地，所述基于获取自电池的电池电压和预设电压的比较结果，输出使能信号的方式包括：将所获取的电池电压进行分压处理；将分压后的电压与预设电压进行比较，并根据比较结果输出使能信号。

优选地，所述在将所述电池电压予以升高的过程之后，将向所述电源管理单元输出的电池电压切换成升高后的电压的方式包括：在将所述电池电压升压至预设的输出电压时输出断开信号；基于所述断开信号断开所述电池与所述电源管理单元之间的导通关系，并向所述电源管理单元输出升高后的电压。

优选地，所述在将所述电池电压予以升高的过程之后，将向所述电源管理单元输出的电池电压切换成升高后的电压的方式包括：比较所述电池电压与升压过程所输出的电压，当所述升高后的电压高于所述电池电压，则将向所述电源管理单元输出的电池电压切换成升高后的电压。

如上所述，本发明的电源管理系统及方法，具有以下有益效果：监测电池电压，并当电池电压低于预设电压时，对电池电压进行升压，以实现当电池电压不足以为PMU及整机电路供电时，整机电路仍可以正常工作，由此延长了电子设备的续航时间，在升压期间利用延时电路延时切换电池和升压单元之间的供电关系，能够确保在升压单元升压到预设电压值前，PMU及整机电路仍可正常工作；另外，为了防止比较单元的正输入端的预设电压受电池输出的电池电压影响而产生不稳定的电压值，所述比较单元中包含分压电路，以有效降低两待比较的电压值；还有，使用延时电路和第一受控开关电路，能够针对不同的 升压电路升压过程的时长设置延时时间，尽量缩短切换时间；此外，使用比较电路和第二受控开关电路，能更广泛的使用不同型号的升压单元，自适应的提供延时时长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的电源管理系统的一个实施例的结构方框图。

图2是本发明的电源管理系统的又一个实施例的结构方框图。

图3是本发明的电源管理方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种电源管理系统。所述电源管理系统1为安装在电子设备中电池2和电源管理单元(PMU)3之间的包含电路、甚至软件的系统1。其中，所述电源管理单元3具有多个输入端和多个输出端，所 述输入端可接收来自电池的电池电压，所述输出端连接所需供电的电路单元/芯片。由于所述电路单元/芯片的供电电压不完全相同，故而，所述电源管理单元3能够针对所接收的电压进行相应的升压/降压处理。

所述电子设备是指由电池供电的、且包含不同供电电压的芯片/电路单元的设备，其包括但不限于：手机、平板电脑、笔记本电脑、穿戴式电子设备等。

所述电源管理系统1包括：比较单元11、升压单元12、延时单元13。

所述比较单元11负输入端与电池相连、正输入端接入预设电压，用于基于所述负输入端所接收的电池电压与所述预设电压的比较结果来输出使能信号。

在此，所述比较单元11的负输入端和正输入端可为其中的比较器的负输入端和正输入端。如图2所示。

其中，所述预设电压可以为根据所述电源管理系统1所连接的PMU所要输出的供电电压与所述升压单元12升压幅值的差所得到的电压值。例如，所述PMU所输出的供电电压为3.5v，所述升压单元12升压幅值为0.1v，则所述预设电压为3.4v。也就是说，当所述比较器的负输入端所接收的电源电压小于3.4v时，所述比较单元11输出使能信号，反之，则不予输出。其中，所述使能信号可根据与其连接的使能端的有效电平来对应设置。例如，使能端的有效电平为高电平，当所述比较器的负输入端的电压低于正输入端的电压时，所述比较器输出的高电平为所述使能信号。又如，使能端的有效电平为低电平，当所述比较器的负输入端的电压低于正输入端的电压时，所述比较器输出高电平，则所述比较单元11中还设有与所述比较器的输出端相连的反相器，以最终输出对应低电平的使能信号。

优选地，所述比较单元11中还包括：分压电路。

所述分压电路与所述电池的输出端和比较器的负输入端相连，可按比例的分压所述电池所输出的电池电压。如此可降低预设电压的电压值。例如，所述电池电压为3.5v，所述分压电路将电池电压分压1/10，使得所述比较器的负输入端所接受的电压为0.35v，相应的，所述预设电压仅需为0.34v即可确定所述电池电压是否能够为PMU提供3.5v的电压。如此，能有效防止电池电量不足时，无法提供稳定的预设电压的情况发生。

所述升压单元12的使能端与所述比较单元11的输出端相连、输入端连接所述电池、输出端连接所述电源管理单元，用于基于所述使能信号将所述电池电压予以升高并输出。

具体地，所述升压单元12接收到所述比较单元11所输出的使能信号后，按照预设的升压幅值将所输入的电池电压予以升高并输出。例如，所述升压单元12预设升压0.3v，则将输入的3.4v的电压升高至3.7v并输出至所述电源管理单元(即PMU)。由此，所述PMU将所接收的电压转换成所连接的各芯片/电路单元的供电电压。由于所述升压单元12所输出的电压大于各芯片/电路单元的供电电压，所以，在电池电压较低，无法直接正常供电时，所述电子设备中的各功能芯片/电路单元仍能正常工作。

在此，所述升压单元12包括但不限于：升压芯片。

为了防止所述升压单元12在升压过程中所产生的不稳毛刺电压对PMU的影响，在所述升压单元12的输出端连有接地的过滤电路。例如，所述过滤电路包括：接地电容。

所述延时单元13的使能端连接所述比较单元11的输出端、且并联在所述电池的输出端和升压单元12的输出端之间，用于基于所述使能信号，在所述升压单元12升压至预设的输出电压之后将由所述电池向所述电源管理单元提供电 压切换至由所述升压单元12向所述电源管理单元提供电压。

具体地，由于所述升压单元12从基于使能信号开始输出电压，直至所输出的电压达到PMU所需的电压具有一定时延，为了防止PMU在此期间不能提供稳定电源，所述延时单元13在此期间继续由所述电池供电，直至所述升压单元12所输出的电压满足PMU的供电需求，再进行切换。

所述延时单元13可通过软件控制的方式设置切换时长，也可以通过电路的方式实现上述功能。

优选地，如图2所示，所述延时单元13包括：延时电路131、和第一受控开关电路132。

所述延时电路131包括：均与所述比较单元11的输出端相连的输入端和使能端、和输出端，用于在所述升压单元12升压至预设的输出电压之后输出断开信号。

具体地，所述延时电路131的使能端在接收到所述比较单元11的输出端所输出的使能信号时开始启动内部的计时器，当所述计时器倒计时至0时，输出断开信号，并将所述计时器复位至初始时间。其中，所述初始时间可预设为所述升压单元12升压至预设的输出电压所需的时间长度。所述断开信号可根据所述第一受控开关电路132的受控端的有效信号而定。例如，所述第一受控开关电路132中包含受控开关(如PMOS开关)，则所述断开信号为高电平。

所述第一受控开关电路132包括：与所述延时电路131的输出端相连的受控端、连接所述电池的输出端的第一端、连接所述升压单元12的输出端的第二端。

在此，所述第一受控开关电路132在所述延时电路131输出断开信号之前处于导通状态，处于导通状态的所述第一受控开关电路132将所述电池的输出 端与PMU的输入端连通，使得所述PMU直接接收所述电池的电池电压。

当所述受控端接收到断开信号时，所述第一受控开关电路132中的受控开关断开，则连通所述电池和PMU之间的电路断开，则所述PMU通过所述升压单元12供电。

作为又一种优选方案，所述延时单元13包括：第二受控开关电路、比较电路。

所述第二受控开关电路包括：与所述电池的输出端相连的第一端、与所述升压单元12的输出端相连的第二端、和受控端。

所述比较电路包括：与所述电池的输出端相连的负输入端、与所述升压单元12的输出端相连的正输入端、连接所述第三受控开关的受控端的输出端。

其中，所述第二受控开关电路在所述比较电路输出切换信号之前，将所述电池的输出端和PMU导通连接。所述比较电路实时获取并比较电池电压和升压单元12所输出的电压，当所述升压单元12所输出的电压高于所述电池电压时，所述比较电路输出高电平，该高电平控制所述第二受控开关电路将电池与PMU的导通切换至所述升压单元12的输出端与PMU的导通。

另外，由于所述电子设备中的不同芯片/电路单元的供电需求各不相同，有些芯片/电路单元的供电电压很小，无需将所述电池的电池电压进行升压处理，故而，所述电源管理系统1还包括：连接在与所述电池和电源管理单元之间的电压输出单元，用于直接将所述电池的电池电压输至所述电源管理单元。

如图2所示，本发明的电源管理系统1的结构举例如下：

所述电源管理系统1包括：比较单元11、升压单元12和延时单元13，其中，所述延时单元13包括：延时电路131和第一受控开关电路132。

所述比较单元11的负输入端连接电池、正输入端连接预设电压、输出端 分别连接升压单元12和延时单元13的使能端；所述延时电路131的输入端也连接所述比较单元11的输出端，所述延时电路131的输出端连接所述第一受控开关电路132中的PMOS开关的受控端，所述第一受控开关电路132连接在所述电池和升压单元12的输出端之间。在所述比较单元11输出有效的使能信号之前，所述第一受控开关电路132导通。

基于上述连接关系，所述电源管理系统1的工作过程举例如下：

当电池的电池电压大于预设电压时，所述比较单元11输出无效的使能信号为低电平，所述升压单元12不工作、且所述延时单元13中的第一受控开关电路132导通所述电池与PMU。由所述电池直接向所述PMU的各输入端输出电池电压。

当电池的电池电压小于预设电压时，所述比较单元11输出有效的使能信号：高电平。所述升压单元12从0v开始输出逐渐升高的电压；与此同时，所述延时电路131开始进行倒计时，当倒计时至0时，所述延时电路131输出低电平的断开信号，则导致所述第一受控开关电路132断开，转而由所述升压单元12继续向PMU供电。

当电池的电池电压大于预设电压时，所述比较单元11输出无效的使能信号：低电平。所述升压单元12不工作；与此同时，所述延时电路131不工作且向所述第一受控开关电路132输出低电平，使得所述第一受控开关导通，转而由所述电池向PMU供电。

实施例二

如图3所示，本发明还提供一种电池管理方法。所述电池管理方法主要由电源管理系统来执行。所述电源管理系统安装在包含电池和电源管理单元(PMU)的电子设备中。其中，所述电源管理单元具有多个输入端和多个输 出端，所述输入端可接收来自电池的电池电压，所述输出端连接所需供电的电路单元/芯片。由于所述电路单元/芯片的供电电压不完全相同，故而，所述电源管理单元能够针对所接收的电压进行相应的升压/降压处理。

在步骤S1中，所述电源管理系统基于获取自电池的电池电压和预设电压的比较结果，输出使能信号。

具体地，所述电源管理系统可利用模式转换器将来自电池的电池电压转换成数字的电池电压，并将所述数字的电池电压与预设的电压值进行比较，若来自电池的电池电压大于预设电压，则输出无效的使能信号，反之，则输出有效的使能信号。

所述电源管理系统还可以由包含硬件的电路单元、甚至包含软件的单元来实现。所述电源管理系统包含比较单元、升压单元和延时单元。

所述比较单元的负输入端和正输入端可为其中的比较器的负输入端和正输入端。如图2所示。

其中，所述预设电压可以为根据所述电源管理系统所连接的PMU所要输出的供电电压与所述升压单元升压幅值的差所得到的电压值。例如，所述PMU所输出的供电电压为3.5v，所述升压单元升压幅值为0.1v，则所述预设电压为3.4v。也就是说，当所述比较器的负输入端所接收的电源电压小于3.4v时，所述比较单元输出使能信号，反之，则不予输出。其中，所述使能信号可根据与其连接的使能端的有效电平来对应设置。例如，使能端的有效电平为高电平，当所述比较器的负输入端的电压低于正输入端的电压时，所述比较器输出的高电平为所述使能信号。又如，使能端的有效电平为低电平，当所述比较器的负输入端的电压低于正输入端的电压时，所述比较器输出高电平，则所述比较单元中还设有与所述比较器的输出端相连的反相器，以最终输出对应低电平的使能信号。

优选地，所述步骤S1中包括：步骤S11和S12。

在步骤S11中，所述电源管理系统将所获取的电池电压进行分压处理。

在步骤S12中，所述电源管理系统将分压后的电压与预设电压进行比较，并根据比较结果输出使能信号。

具体地，所述比较单元中还包括：分压电路。

所述分压电路与所述电池的输出端和比较器的负输入端相连，可按比例的分压所述电池所输出的电池电压。如此可降低预设电压的电压值。例如，所述电池电压为3.5v，所述分压电路将电池电压分压1/10，使得所述比较器的负输入端所接受的电压为0.35v，相应的，所述预设电压仅需为0.34v即可确定所述电池电压是否能够为PMU提供3.5v的电压。如此，能有效防止电池电量不足时，无法提供稳定的预设电压的情况发生。

在步骤S12中，所述电源管理系统基于所述使能信号将所述电池电压予以升高。

具体地，所述升压单元的使能端与所述比较单元的输出端相连、输入端连接所述电池、输出端连接所述电源管理单元，用于基于所述使能信号将所述电池电压予以升高并输出。

具体地，所述升压单元接收到所述比较单元所输出的使能信号后，按照预设的升压幅值将所输入的电池电压予以升高并输出。例如，所述升压单元预设升压0.3v，则将输入的3.4v的电压升高至3.7v并输出至所述电源管理单元(即PMU)。由此，所述PMU将所接收的电压转换成所连接的各芯片/电路单元的供电电压。由于所述升压单元所输出的电压大于各芯片/电路单元的供电电压，所以，在电池电压较低，无法直接正常供电时，所述电子设备中的各功能芯片/电路单元仍能正常工作。

在此，所述升压单元包括但不限于：升压芯片。

为了防止所述升压单元在升压过程中所产生的不稳毛刺电压对PMU的影响，所述步骤S2还包括：在将所述电池电压予以升高的过程中，对所输出的电压进行过滤。

具体地，在所述升压单元的输出端连有接地的过滤电路。例如，所述过滤电路包括：接地电容，所述接地电容能够过滤电压中的高频部分。

在步骤S3中，所述电源管理系统在将所述电池电压予以升高的过程之后，将向所述电源管理单元输出的电池电压切换成升高后的电压。

具体地，所述延时单元的使能端连接所述比较单元的输出端、且并联在所述电池的输出端和升压单元的输出端之间，用于基于所述使能信号，在所述升压单元升压至预设的输出电压之后将由所述电池向所述电源管理单元提供电压切换至由所述升压单元向所述电源管理单元提供电压。

具体地，由于所述升压单元从基于使能信号开始输出电压，直至所输出的电压达到PMU所需的电压具有一定时延，为了防止PMU在此期间不能提供稳定电源，所述延时单元在此期间继续由所述电池供电，直至所述升压单元所输出的电压满足PMU的供电需求，再进行切换。

所述延时单元可通过软件控制的方式设置切换时长，也可以通过电路的方式实现上述功能。

优选地，所述步骤S3包括：步骤S31和S32。

在步骤S31中，所述延时单元在将所述电池电压升压至预设的输出电压时输出断开信号。

在步骤S32中，所述延时单元基于所述断开信号断开所述电池与所述电源管理单元之间的导通关系，并向所述电源管理单元输出升高后的电压。

具体地，如图2所示，所述延时单元包括：延时电路、和第一受控开关电路。

所述延时电路包括：均与所述比较单元的输出端相连的输入端和使能端、和输出端，用于在所述升压单元升压至预设的输出电压之后输出断开信号。

所述延时电路的使能端在接收到所述比较单元的输出端所输出的使能信号时开始启动内部的计时器，当所述计时器倒计时至0时，输出断开信号，并将所述计时器复位至初始时间。其中，所述初始时间可预设为所述升压单元升压至预设的输出电压所需的时间长度。所述断开信号可根据所述第一受控开关电路的受控端的有效信号而定。例如，所述第一受控开关电路中包含受控开关(如PMOS开关)，则所述断开信号为高电平。

所述第一受控开关电路包括：与所述延时电路的输出端相连的受控端、连接所述电池的输出端的第一端、连接所述升压单元的输出端的第二端。

在此，所述第一受控开关电路在所述延时电路输出断开信号之前处于导通状态，处于导通状态的所述第一受控开关电路将所述电池的输出端与PMU的输入端连通，使得所述PMU直接接收所述电池的电池电压。

当所述受控端接收到断开信号时，所述第一受控开关电路中的受控开关断开，则连通所述电池和PMU之间的电路断开，则所述PMU通过所述升压单元供电。

作为又一种优选方案，所述步骤S3还可以包括：步骤S33。

在步骤S33中，所述延时单元比较所述电池电压与升压过程所输出的电压，当所述升高后的电压高于所述电池电压，则将向所述电源管理单元输出的电池电压切换成升高后的电压。

具体地，所述延时单元包括：第二受控开关电路、比较电路。

所述第二受控开关电路包括：与所述电池的输出端相连的第一端、与所述升压单元的输出端相连的第二端、和受控端。

所述比较电路包括：与所述电池的输出端相连的负输入端、与所述升压单元的输出端相连的正输入端、连接所述第三受控开关的受控端的输出端。

其中，所述第二受控开关电路在所述比较电路输出切换信号之前，将所述电池的输出端和PMU导通连接。所述比较电路实时获取并比较电池电压和升压单元所输出的电压，当所述升压单元所输出的电压高于所述电池电压时，所述比较电路输出高电平，该高电平控制所述第二受控开关电路将电池与PMU的导通切换至所述升压单元的输出端与PMU的导通。如此实现了PMU的输入电压在电池电压和升压单元之间的切换。

综上所述，本发明的电源管理系统及方法，通过监测电池电压，并当电池电压低于预设电压时，对电池电压进行升压，以实现当电池电压不足以为PMU及整机电路供电时，整机电路仍可以正常工作，由此延长了电子设备的续航时间，在升压期间利用延时电路延时切换电池和升压单元之间的供电关系，能够确保在升压单元升压到预设电压值前，PMU及整机电路仍可正常工作；另外，为了防止比较单元的正输入端的预设电压受电池输出的电池电压影响而产生不稳定的电压值，所述比较单元中包含分压电路，以有效降低两待比较的电压值；还有，使用延时电路和第一受控开关电路，能够针对不同的升压电路升压过程的时长设置延时时间，尽量缩短切换时间；此外，使用比较电路和第二受控开关电路，能更广泛的使用不同型号的升压单元，自适应的提供延时时长。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进 行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。