用电装置的电流控制电路、方法及用电装置与流程

1.本发明实施例涉及电路控制技术领域，具体涉及一种用电装置的电流控制电路、方法及用电装置。


背景技术：

2.移动电源是为手机、mp3、mp4、pda、psp、蓝牙耳机、数码相机等用电装置充电或者提供电源的装置，输出电流大而且恒定。当用电装置充满了电后，充电电流变小。移动电源不知道用电装置是否充满，只能通过判断电流大小从而判断用电装置是否充满电。因此，移动电源通过设定输出电流的阈值，当移动电源输出电流小于该阈值时，进入休眠状态。
3.现有技术中，自身不带电池的用电装置，例如led显示屏产品，在使用移动电源供电时，由于led显示屏的显示内容不同，导致其使用的电流大小也不同。当led显示屏的显示内容较少或者不显示时，使用电流小，移动电源检测到输出电流小于阈值，自动进入休眠状态，输出供电断开，导致此类产品不能正常显示。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种用电装置的电流控制电路、及用电装置，实现了在使用移动电源给用电装置供电的过程中，用电装置工作电流小于移动电源的休眠阈值时，移动电源不进入休眠状态。
5.为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种用电装置的电流控制电路，包括：电源连接模块、控制模块、驱动模块和用电模块；所述电源连接模块用于连接移动电源并分别给所述用电模块、所述驱动模块和所述控制模块供电；所述控制模块分别连接所述驱动模块和所述用电模块，用于获取所述用电模块的工作电流，并在所述用电模块的工作电流小于所述移动电源的休眠阈值时控制所述驱动模块工作，加大所述用电装置的工作电流，以使所述用电装置的工作电流大于或等于所述移动电源的休眠阈值。
6.在一种可选的方式中，所述用电模块包括多个用电单元；所述控制模块获取所述用电模块的工作电流，包括：确定当前工作的所述用电单元；将当前工作的所述用电单元的工作电流之和确定为所述用电模块的工作电流。
7.在一种可选的方式中，所述用电装置的电流控制电路包括检测模块，所述检测模块分别与所述电源连接模块、所述控制模块和所述用电模块连接；所述电源连接模块用于给所述检测模块供电；所述检测模块用于采集所述驱动模块和所述用电模块的工作电流并发送给所述控制模块。
8.在一种可选的方式中，所述检测模块包括采样电阻；所述采样电阻的第一端与所述电源连接模块连接，所述采样电阻的第二端分别连接所述控制模块和所述用电模块。
9.在一种可选的方式中，所述控制模块用于获取所述驱动模块和所述用电模块的工作电流，并在所述驱动模块和所述用电模块的工作电流之和小于所述移动电源的休眠阈值
时控制所述驱动模块的工作电流，加大所述用电装置的工作电流，以使所述用电装置的工作电流大于或等于所述移动电源的休眠阈值。
10.在一种可选的方式中，所述控制模块还用于设置限流阈值，所述限流阈值大于所述移动电源的休眠阈值，所述控制模块还用于在所述驱动模块和所述用电模块的工作电流之和大于所述移动电源的休眠阈值时，控制所述驱动模块和所述用电模块的工作电流之和小于所述限流阈值；在所述用电模块的工作电流大于所述限流阈值时，控制所述驱动模块不工作。
11.在一种可选的方式中，所述检测模块还包括滤波单元；所述滤波单元的第一端与所述采样电阻连接，第二端与所述控制模块连接。
12.在一种可选的方式中，所述驱动模块包括第一电阻、第二电阻和三极管；所述第一电阻的第一端与所述控制模块连接，所述第一电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极与所述第二电阻连接，所述三极管的发射极接地；所述控制模块用于在所述用电模块的工作电流小于所述移动电源的休眠阈值时输出高电平至所述第一电阻的第一端，以使所述三极管导通，从而使所述驱动模块工作。
13.为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种用电装置的电流控制方法，应用于如上所述的用电装置的电流控制电路，所述方法包括：所述控制模块获取所述用电模块的工作电流，并在所述用电模块的工作电流小于所述移动电源的休眠阈值时控制所述驱动模块工作，加大所述用电装置的工作电流，以使用所述电装置的工作电流大于或等于所述移动电源的休眠阈值。
14.为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种用电装置，包括上面所述的用电装置的电流控制电路。
15.本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，在本发明实施例中，用电装置开始工作时，控制模块获取用电模块的工作电流，并在用电模块的工作电流小于移动电源的休眠阈值时，控制驱动模块工作，以使用电装置中的工作电流大于或等于移动电源的休眠阈值，从而使移动电源不进入休眠状态。
16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1示出了本发明实施例提供的用电装置的电流控制电路的结构框图；
19.图2示出了本发明实施例提供的驱动模块的电路图；
20.图3示出了本发明实施例提供的用电装置的另一种电流控制电路的结构框图；
21.图4示出了本发明实施例提供的一种用电装置的电流控制电路的局部电路图；
22.图5示出了本发明实施例提供的另一种驱动模块的电路图；
23.图6示出了本发明实施例提供的电流控制方法的流程图。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
25.实施例一：
26.图1示出了本发明实施例提供的用电装置的电流控制电路的结构框图。请参阅图1，用电装置的电流控制电路100包括：电源连接模块20、用电模块30、控制模块40和驱动模块50。电源连接模块20用于连接移动电源10并分别给用电模块30、控制模块40和驱动模块50供电。控制模块40分别连接驱动模块50和用电模块30，用于获取用电模块30的工作电流，并在用电模块30的工作电流小于移动电源10的休眠阈值时控制驱动模块50工作，加大用电装置的工作电流，以使整个用电装置中的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值。
27.用电装置为需要移动电源供电或充电工作的用电设备，例如：手机、mp3、mp4、pda、psp、蓝牙耳机、数码相机等自身没有电源的用电设备。
28.移动电源10为用电装置的外接电源，为用电装置供电。移动电源10通常设置有休眠模式，并设置有休眠阈值。当用电装置的工作电流小于移动电源10的休眠阈值时，移动电源10将进入休眠状态，输出供电断开。移动电源10的休眠阈值为一电流值。电源连接模块20即用电装置上连接移动电源10的接口模块，包括usb接口模块、cn接口模块等。
29.用电模块30是实现用电装置的功能的主要模块，例如led显示屏等。该模块可以包含多个用电单元，例如led显示屏可以包含多个led灯。
30.控制模块40可以是微控制单元(microcontroller unit，mcu)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
31.驱动模块50为有阻值且可加大电路电流的功能模块。驱动模块50工作是指驱动模块50接入用电装置的电路，从而加大用电装置的工作电流。在驱动模块50不工作的情况下，驱动模块50不接入用电装置的电路，用电装置的工作电流不变化。
32.用电装置工作时，移动电源10通过电源连接模块20分别给用电模块30、驱动模块50和控制模块40供电。控制模块40获取用电模块30的工作电流并与移动电源10的休眠阈值进行比较，在用电模块30的工作电流小于移动电源10的休眠阈值时控制驱动模块40工作。在驱动模块50工作后，加大了用电装置的工作电流，使得用电装置的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值，从而使移动电源10不进入休眠状态，持续为用电装置供电，保证用电装置的稳定工作。
33.《关于驱动模块50的设置》
34.为了满足驱动模块50工作后所加大的用电装置的工作电流，可以大于或等于移动电源10的休眠阈值，驱动模块50需要被设置为公式1：
35.ia+ib≥ic36.其中，ia为驱动模块50的工作电流，ib为用电模块30的工作电流，ic为移动电源10的休眠阈值。
37.如前文所述，用电模块30可以包括多个用电单元，上述公式1也可以表示为公式2：
[0038][0039]
其中，n为用电单元的总数量，为所有用电单元的工作电流之和。
[0040]
用电模块30中每个用电单元的功率可以相同，也可以不同(功率不同则其工作电流也不同)。当处于工作状态的用电单元不同时，n的数量不同或者不同，将导致也不同。如果驱动模块的工作电流不变，也即ia为固定值，则需要将ia的值设置为当最小时，也能使公式2成立。也即此时ia需要满足公式3：
[0041][0042]
也即，ia最小值等于但是，如果ia为固定值，则当所有用电单元的工作电流之和不是而是大于时，此时所需要的使移动电源10不进入休眠状态的驱动模块50的工作电流可以小于但由于驱动模块50的工作电流为固定值，相当于浪费了部分电流，不够节能环保。
[0043]
因此，在一些实施例中，驱动模块50也可以包含多个驱动单元，可以单独选择各驱动单元的工作状态。例如，可以根据用电单元的工作电流之和，确定需要工作的驱动单元。当某个驱动单元工作时，该驱动单元接入用电装置的电路，从而加大用电装置的工作电流，用电装置的工作电流的变化值为工作的驱动单元的电流值。不工作的驱动单元则不接入用电装置的电路。
[0044]
此时上述公式2也可以表示为公式4：
[0045][0046]
其中，k为驱动单元的总数量，为工作的驱动单元的工作电流之和。
[0047]
相应的，控制模块40可以根据获取的用电模块30的工作电流的大小，确定至少需要工作的驱动单元，包括确定公式4中k和当当时，即可满足要求，此时的值最小，实现节能环保的效果。
[0048]
驱动单元之间可以并联。控制模块40可以通过输出多个控制信号分别控制驱动单元是否工作。例如通过输出高电平或低电平控制驱动单元所在的路线导通，从而处于工作状态。
[0049]
在一些实施例中，用电装置包括m个用电单元，当处于工作状态的用电单元的数量≤n时，用电装置的工作电流均小于移动电源10的休眠阈值，其中m和n均为整数，且m＞n。此时，处于工作状态的用电单元的数量可能为1个、2个
……
n-1个或者n个。
[0050]
若处于工作状态的用电单元为1个，则控制模块40控制k个驱动单元工作，使得用
电装置的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值；若处于工作状态的用电单元为2个，则控制模块40控制k-1个驱动单元工作，使得用电装置的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值
……
处于工作状态的用电单元的数量为n个，则控制模块40控制1个驱动单元工作，使得用电装置的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值。
[0051]
可以理解的是，上述数量仅为举例说明的便利而举，实际情况下还存在其他可能的变形，本发明对此不做限定。此外，确定哪些驱动单元需要工作本质上需要依据用电模块30的工作电流，当每个用电单元的功率相同时，用电模块30的工作电流与工作的用电单元的数量成比例，可以根据用电单元的数量选择需要工作的驱动单元。
[0052]
图2示出了本发明实施例提供的驱动模块50的电路图。请参阅图2，驱动模块50包括电阻r1、电阻r2和三极管q1。电源连接模块20通过电阻r1与三极管q1集电极连接，三极管q1发射极接地，三极管q1基极通过电阻r2与控制模块40连接。
[0053]
用电装置工作时，由控制模块40确定当前工作的用电单元，而后将当前工作的用电单元的工作电流之和确定为用电模块30的工作电流，控制模块40再将用电模块30的工作电流与移动电源10的休眠阈值进行比较：
[0054]
当用电模块30的工作电流小于移动电源10的休眠阈值，控制模块40输出高电平，经过电阻r2使三极管q1导通，三极管q1集电极变为低电平，移动电源10经过电阻r1、三极管q1接到地，加大用电装置的工作电流，从而使移动电源10不进入休眠状态。
[0055]
当用电模块30的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值，控制模块40输出低电平，经过电阻r2使三极管q1截止，三极管q1集电极变为高电平，移动电源10经过电阻r1、三极管q1无法接到地，不加大用电装置的工作电流，不加大用电装置的工作电流，从而节约电能。
[0056]
综上，本实施例的有益效果为：当用电模块30的工作电流小于移动电源10的休眠阈值时，驱动模块50可加大用电装置的工作电流，以使用电装置中的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值，从而使移动电源10不进入休眠状态。
[0057]
在上述实施例中，通过由控制模块40确定当前工作的用电单元，而后将当前工作的用电单元的工作电流之和确定为用电模块30的工作电流的方式，可以无需在电路中增加其他的硬件检测元件，节约成本，且在控制模块40通过软件编码的方式实现上述功能时提高了灵活性和适用性。
[0058]
实施例二：
[0059]
图3示出了本发明实施例提供的用电装置的另一种电流控制电路的结构框图。请参阅图3，移动电源10连接电源连接模块20，电源连接模块20分别与控制模块40、驱动模块50连接，并通过检测模块60和用电模块30连接，检测模块60与控制模块40连接，控制模块40还分别与驱动模块50和用电模块30连接。
[0060]
移动电源10通过电源连接模块20分别给检测模块60、控制模块40、驱动模块50和用电模块30供电。检测模块60采集驱动模块50和用电模块30的工作电流并发送给控制模块40，控制模块40根据检测模块60采集到的数据控制驱动模块50是否工作。当驱动模块50和用电模块30的工作电流之和小于移动电源10的休眠阈值时，控制模块40使驱动模块50工作，加大用电装置的工作电流，让电流恒定在移动电源10的休眠阈值之上。
[0061]
本发明实施例使用电装置在连接移动电源10工作时，移动电源10不进入休眠状
态，且通过检测模块60采集用电模块30的工作电流精确度较高，响应速度较快。
[0062]
图4示出了本发明实施例提供的一种用电装置的电流控制电路的电路图。请参阅图4，在本发明实施例中，检测模块60需对电流采样，故串联一个阻值较小的电阻，即采样电阻r3。采样电阻r3第一端连接电源连接模块20，采样电阻r3第二端分别连接控制模块40(图中未示出)和用电模块30(图中未示出)。当电流经过检测模块60时，通过采样电阻r3两端电压差和采样电阻r3自身阻值获取采样电流，然后将采样电流发送给控制模块40，控制模块40根据采样电流大小判断是否控制驱动模块50工作。
[0063]
本发明实施例使用采样电阻r3采集用电模块30的工作电流，使控制模块40获取电流数据的速度更快，从而提高整体电路的响应速度。
[0064]
在其它实施例中，还可以在上述实施例中增加滤波单元61。滤波单元61通常由无源元件组成，例如电阻、电容和电感。当流过的电流变化时，电路中产生的感应电动势将阻止电流的变化，当通过的电流增大时，电路中产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此，经滤波后，负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑。
[0065]
具体的，请参阅图4，滤波电阻r4第一端与采样电阻r3连接，滤波电阻r4第二端通过滤波电容c5接地，滤波电阻r4第二端还与控制模块40连接。具体的，滤波电阻r4第二端通过i_adc接口与控制模块40连接。i_adc接口为控制模块40的控制信号输出接口。采样电阻r3采集电流数据发送给控制模块40过程中，与控制模块40串联的滤波电阻r4和并联的滤波电容c5可滤去整流输出电压中的纹波，使采集的数据更稳定、更精确。同理，电容c17、电容c32和电容c38是电源的滤波电容，使电源供电更稳定、更精确。二极管d5可以使控制模块40的电压减少，以控制模块40为芯片为例，控制模块40的电压较低，当电源反接时，可保护电路不被损坏。
[0066]
图5示出了本发明实施例提供的另一种驱动模块50的电路图；请参阅图5，驱动模块50包括电阻r5、电阻r6和三极管q2。电源连接模块20通过电阻r5与三极管q2集电极连接，三极管q2发射极连接用电模块30接的地(agnd)，三极管q2基极通过电阻r6与控制模块40连接。
[0067]
用电装置工作时，由检测模块60采集驱动模块50和用电模块30的工作电流，并将采集到的数据发送给控制模块40。控制模块40再将驱动模块50和用电模块30的工作电流之和与移动电源10的休眠阈值进行比较：
[0068]
当驱动模块50和用电模块30的工作电流之和小于移动电源10的休眠阈值时，控制模块40输出高电平，经过电阻r6使三极管q2导通，三极管q2集电极变为低电平，移动电源10经过电阻r5、三极管q2接到地，加大用电装置的工作电流，从而使移动电源10不进入休眠状态。
[0069]
此外，控制模块40设置一个大于移动电源休眠阈值的限流阈值，当驱动模块50和用电模块30的工作电流之和大于移动电源10的休眠阈值时，控制模块40内部输出pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号，对电平进行数字编码，通过调节占空比(在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比)的变化来调节驱动模块50的电流变化，以使驱动模块50和用电模块30的工作电流之和小于限流阈值而大于或等
于移动电源的休眠阈值。当用电模块30自身工作电流大于限流阈值时，控制模块40控制驱动模块50不工作，以节约电能。
[0070]
综上，本实施例通过检测模块60获取电流数据，可使控制模块40获取电流数据的速度更快，提高整体电路的响应速度。且当用电模块30的工作电流小于移动电源10的休眠阈值时，驱动模块50可加大用电装置的工作电流，以使用电装置中的工作电流大于或等于移动电源10的休眠阈值，从而使移动电源10不进入休眠状态；当驱动模块50和用电模块30的工作电流之和大于移动电源10的休眠阈值时，控制模块40调节驱动模块50的电流变化，以使驱动模块50和用电模块30的工作电流之和小于限流阈值而大于或等于移动电源的休眠阈值；当用电模块30自身工作电流大于限流阈值时，控制模块40控制驱动模块50不工作，从而节约电能，使移动电源可长时间的为用电装置供电。
[0071]
基于上述实施例提供的用电装置的电流控制电路，本发明实施例还提供了一种用电装置的电流控制方法。该方法应用于如上实施例所述的用电装置的电流控制电路，该方法包括：
[0072]
控制模块获取用电模块的工作电流，并在用电模块的工作电流小于移动电源的休眠阈值时控制驱动模块工作，加大用电装置的工作电流，以使用电装置的工作电流大于或等于移动电源的休眠阈值。
[0073]
本方法实施例可以实现如上的用电装置的电流控制电路的有益效果，此处不再赘述。
[0074]
本发明实施例还提供了一种用电装置的电流控制方法。图6为本发明实施例提供的电流控制方法的流程图。请参阅图6，该方法包括如下步骤：
[0075]
s1、控制模块获取用电模块的工作电流；
[0076]
s2、判断用电模块的工作电流是否大于或等于移动电源休眠阈值；若是，执行步骤s3；否则，执行步骤s4；
[0077]
s3、控制驱动模块不工作；
[0078]
s4、控制驱动模块工作。
[0079]
当用电装置连接移动电源开始工作时，控制模块获取用电模块的工作电流，并在用电模块的工作电流小于移动电源的休眠阈值时控制驱动模块工作，加大用电装置的工作电流，以使整个用电装置中的工作电流大于或等于移动电源的休眠阈值,从而使移动电源供电稳定、不进入休眠状态。
[0080]
在一些实施例中，上述方法还可以包括如下步骤：
[0081]
检测模块采集驱动模块和用电模块的工作电流并发送给控制模块。
[0082]
检测模块采集驱动模块和用电模块的工作电流发送给控制模块，控制模块通过比较驱动模块和用电模块的工作电流之和与移动电源的休眠阈值，控制驱动模块是否工作，从而使移动电源供电稳定、不进入休眠状态。此外，通过检测模块采集用电模块的工作电流提高了精准度和电路响应速度。
[0083]
基于上述实施例提供的电流控制电路，本发明实施例还提供了一种用电装置，本用电装置包括如上的用电装置的电流控制电路。本用电装置开始工作时，控制模块获取用电模块的工作电流，并在用电模块的工作电流小于移动电源的休眠阈值时，控制驱动模块工作，以使用电装置中的工作电流大于或等于移动电源的休眠阈值，从而使移动电源不进
入休眠状态。本用电装置可以是需要移动电源供电或充电工作的用电设备，例如：手机、mp3、mp4、pda、psp、蓝牙耳机、数码相机等自身没有电源的用电设备。
[0084]
需要注意的是，除非另有说明，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0085]
需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0086]
在本实施新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0087]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。