智能升降压充放电电路及其充放电方法
【专利摘要】本发明提供一种智能升降压充放电电路，包括电池模组、功率电感、充放电控制端口、自由输入输出端口和控制单元，所述自由输入输出端口设有电流检测电路；所述充放电控制端口与自由输入输出端口之间连接有第一电压检测电路，所述电池模组的正极与负极之间连接有第二电压检测电路；所述控制单元依第一电压检测电路、第二电压检测电路和电流检测电路传递的信息控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的导通与断开实现升压或降压充放电。本发明的有益效果在于：该电路能实现升压充电、降压充电、升压放电、降压放电和Bypass等功能，使运用该电路的便携式电源既能为自身快速充电，也能为各种不同的移动终端快速充电，方便人们使用。
【专利说明】
智能升降压充放电电路及其充放电方法
技术领域
[0001]本发明涉及控制电路领域，特别涉及一种智能升降压充放电电路及其充放电方法。
【背景技术】
[0002]随着科技及社会的进步，便携式笔记本电脑、平板电脑、智能手机等越来越多的移动终端普及到人们的生活中来。但移动终端的体积受限使其自带的电池容量有限，尤其是对于移动电话而言，出差或旅行中在无法充电的情况下，会对人们的工作和生活带来诸多不便，因而便携式电源营运而生。普通便携式电源输入输出电压为5V，充放电功率也比较小，充电速度慢，放电电压固定不能按设备所需而改变。一旦遇上需要较大功率供电的设备，如笔记本、平板电脑等，普通便携式电源则无法为其充电。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种智能升降压充放电电路及其充放电方法，其能实现升压充电、降压充电、升压放电、降压放电和Bypass等功能，使使用该电路的便携式电源既能为自身快速充电，也能为各种不同的移动终端快速充电，方便人们使用。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案:
[0005]—种智能升降压充放电电路，包括电池模组、功率电感、充放电控制端口、自由输入输出端口和控制单元，所述充放电控制端口和自由输入输出端口分别通过第一开关和第二开关与功率电感的一端连接;所述功率电感的另一端分别通过第三开关与电池模组的正极连接，通过第四开关与电池模组的负极连接;所述自由输入输出端口设有电流检测电路；所述充放电控制端口与自由输入输出端口之间连接有第一电压检测电路，所述电池模组的正极与负极之间连接有第二电压检测电路;所述控制单元依第一电压检测电路、第二电压检测电路和电流检测电路传递的信息控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的导通与断开实现升压或降压充放电。
[0006]作为一种优选方案，所述充放电控制端口与自由输入输出端口之间设有第一滤波电容，所述电池模组的正极与负极之间设有第二滤波电容。
[0007]作为一种优选方案，所述充放电控制端口包括输入端口、输出端口和输入输出切换开关，所述输入端口、输出端口和第一开关通过输入输出切换开关控制相互连接。
[0008]作为一种优选方案，所述电流检测电路包括第一检测电阻，所述第一检测电阻一端与自由输入输出端口连接，另一端与电池模组的负极连接。
[0009]作为一种优选方案，所述第一电压检测电路包括第二检测电阻和第三检测电阻，所述第二检测电阻一端与充放电控制端口连接，另一端与第三检测电阻串联连接，所述第三检测电阻另一端与电池模组的负极连接。
[0010]作为一种优选方案，所述第二电压检测电路包括第四检测电阻和第五检测电阻，所述第四检测电阻一端与电池模组的正极连接，另一端与第五检测电阻串联连接，所述第五检测电阻的另一端与电池模组的负极连接。
[0011]—种如前述的智能升降压充放电电路的充电方法:
[0012]充电时，控制单元分别通过第一电压检测电路和第二电压检测电路获得输入电压和电池电压，并对两者进行比较，当输入电压低于电池电压时进行升压充电，当输入电压高于电池电压时进行降压充电；
[0013]升压充电时，控制单元分别控制第一开关保持导通，第二开关保持断开，第三开关和第四开关交替导通，同时根据电流检测电路提供的电压信息控制第三开关和第四开关交替导通的占空比来控制输入电流的大小；
[0014]降压充电时，控制单元分别控制第三开关保持导通，第四开关保持断开，第一开关和第二开关交替导通，同时根据电流检测电路提供的电压信息控制第一开关和第二开关交替导通的占空比来控制输入电流的大小。
[0015]—种如前述的智能升降压充放电电路的放电方法:
[0016]放电时，控制单元分别通过第一电压检测电路和第二电压检测电路获得输出电压和电池电压，并对两者进行比较，当输出电压低于电池电压时进行升压放电，当输出电压高于电池电压时进行降压放电；
[0017]升压放电时，控制单元分别控制第三开关保持导通，第四开关保持断开，第一开关和第二开关交替导通，同时根据输出电压反馈的信息控制第一开关和第二开关交替导通的占空比来调节输出电压的大小；
[0018]降压放电时，控制单元分别控制第一开关保持导通，第二开关保持断开，第三开关和第四开关交替导通，同时根据输出电压反馈的信息控制第三开关和第四开关交替导通的占空比来调节输出电压的大小。
[0019]本发明因为该电路的左端不仅可以作输入也可以作输出，所以通过控制输入输出切换开关后可以将左端分别作为输入和输出使用，该电路还具有在给电池充电的同时给外部终端bypass提供电能的能力。当输入输出切换开关切换成与第一开关断开，输入端口与输出端口连接时，输入的电能直接Bypass给输出端口。口连接，且与第一开关连接时，输入的电能在By pas s给输出端口的同时还能给电池充电。
[0020]本发明与现有技术相比，具有以下优点和优势，具体而言，通过电池模组、功率电感、充放电控制端口、自由输入输出端口、控制单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、电流检测电路、第一电压检测电路和第二电压检测电路来组成一个智能升降压充放电电路，运用该电路的便携式电源在充电时，不仅可以用低于电池电压的电源给电池充电，也可以用高于电池电压的电源给电池充电，在放电时，不仅可以给高于电池电压的外部设备提供电能，还可以给低于电池电压的外部设备提供电能，同时还可以实现双向升压或降压转换，能满足多种电压等级需求的场合；同时其大功率输出能力，不仅能满足传统的手机、iPad等低耗能终端设备，还可以满足MacBook、笔记本等较大功耗的设备；另外其宽电压电流输入和输出范围的特点能满足不同应用场合和快速充放电的要求，能适应快节奏的社会，方便人们使用。
[0021]为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明:
【附图说明】
[0022]图1是本发明之实施例的电路图。
[0023]附图标识说明:
[0024]1-电池模组，2-充放电控制端口，21-输入端口，22-输出端口，3-自由输入输出端口，4_控制单元，5-电流检测电路，6-第一电压检测电路，7-第二电压检测电路，L1-功率电感，Kl-第一开关，K2-第二开关，K3-第三开关，K4-第四开关，K5-输入输出切换开关,Rl-第一检测电阻，R2-第二检测电阻，R3-第三检测电阻，R4-第四检测电阻，R5-第五检测电阻，Cl-第一滤波电容，C2-第二滤波电容。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，一种智能升降压充放电电路，包括电池模组1、功率电感L1、充放电控制端口 2、自由输入输出端口 3和控制单元4，所述充放电控制端口 2和自由输入输出端口 3分别通过第一开关Kl和第二开关Κ2与功率电感LI的一端连接;所述功率电感LI的另一端分别通过第三开关Κ3与电池模组I的正极连接，通过第四开关Κ4与电池模组I的负极连接;所述自由输入输出端口3设有电流检测电路5;所述充放电控制端口2与自由输入输出端口3之间连接有第一电压检测电路6，所述电池模组I的正极与负极之间连接有第二电压检测电路7;所述控制单元4依第一电压检测电路6、第二电压检测电路7和电流检测电路5传递的信息控制第一开关Κ1、第二开关Κ2、第三开关Κ3和第四开关Κ4的导通与断开实现升压或降压充放电。
[0026]所述充放电控制端口2与自由输入输出端口 3之间设有第一滤波电容Cl，所述电池模组I的正极与负极之间设有第二滤波电容C2。
[0027]所述充放电控制端口2包括输入端口 21、输出端口 22和输入输出切换开关Κ5，所述输入端口 21、输出端口 22和第一开关Kl通过输入输出切换开关Κ5相互连接。
[0028]所述电流检测电路5包括第一检测电阻Rl，所述第一检测电阻Rl—端与自由输入输出端口 3连接，另一端与电池模组I的负极连接。
[0029]所述第一电压检测电路6包括第二检测电阻R2和第三检测电阻R3，所述第二检测电阻R2—端与充放电控制端口 2连接，另一端与第三检测电阻R3串联连接，所述第三检测电阻R3另一端与电池模组I的负极连接。
[0030]所述第二电压检测电路7包括第四检测电阻R4和第五检测电阻R5，所述第四检测电阻R4—端与电池模组I的正极连接，另一端与第五检测电阻R5串联连接，所述第五检测电阻R5的另一端与电池模组I的负极连接。
[0031]本发明在充电时，首先将输入输出切换开关Κ5切换至输入端口21与第一开关Kl连接，输出端口 22与输入端口 21和第一开关Kl断开，此时控制单元4分别通过第一电压检测电路6和第二电压检测电路7获得输入电压和电池电压，并对两者进行比较，当输入电压低于电池电压时进行升压充电，当输入电压高于电池电压时进行降压充电:
[0032]进行升压充电时，控制单元4分别控制第一开关Kl保持导通，第二开关Κ2保持断开，第三开关Κ3和第四开关Κ4交替导通，同时根据电流检测电路5提供的电压信息控制第三开关Κ3和第四开关Κ4交替导通的占空比来控制输入电流的大小；
[0033]进行降压充电时，控制单元4分别控制第三开关K3保持导通，第四开关K4保持断开，第一开关Kl和第二开关Κ2交替导通，同时根据电流检测电路5提供的电压信息控制第一开关Kl和第二开关Κ2交替导通的占空比来控制输入电流的大小。
[0034]本发明放电时，首先将输入输出切换开关Κ5切换至输出端口22与第一开关Kl连接，输入端口 21与输出端口 22和第一开关Kl断开，此时控制单元4分别通过第一电压检测电路6和第二电压检测电路7获得输出电压和电池电压，并对两者进行比较，当输出电压低于电池电压时进行升压放电，当输出电压高于电池电压时进行降压放电:
[0035]进行升压放电时，控制单元4分别控制第三开关Κ3保持导通，第四开关Κ4保持断开，第一开关Kl和第二开关Κ2交替导通，同时根据输出电压反馈的信息控制第一开关Kl和第二开关Κ2交替导通的占空比来调节输出电压的大小；
[0036]进行降压放电时，控制单元4分别控制第一开关Kl保持导通，第二开关Κ2保持断开，第三开关Κ3和第四开关Κ4交替导通，同时根据输出电压反馈的信息控制第三开关Κ3和第四开关Κ4交替导通的占空比来调节输出电压的大小。
[0037]本发明因为该电路的左端不仅可以作输入也可以作输出，所以通过控制输入输出开关Κ5后可以将左端分别作为输入和输出使用，该电路还具有在给电池充电的同时给外部终端bypass提供电能的能力。当输入输出切换开关Κ5切换至与第一开关Kl断开，输入端口21与输出端口 22连通时，输入的电能直接Bypass给输出端口 22。当输入输出切换开关K5切换至输入端口 21与输出端口 22连接，且与第一开关Kl连接时，输入的电能在Bypass给输出端口 22的同时还能给电池充电。
[0038]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种智能升降压充放电电路，包括电池模组、功率电感、充放电控制端口、自由输入输出端口和控制单元，其特征在于:所述充放电控制端口和自由输入输出端口分别通过第一开关和第二开关与功率电感的一端连接;所述功率电感的另一端分别通过第三开关与电池模组的正极连接，通过第四开关与电池模组的负极连接;所述自由输入输出端口设有电流检测电路;所述充放电控制端口与自由输入输出端口之间连接有第一电压检测电路，所述电池模组的正极与负极之间连接有第二电压检测电路;所述控制单元依第一电压检测电路、第二电压检测电路和电流检测电路传递的信息控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的导通与断开实现升压或降压充放电。2.根据权利要求1所述的智能升降压充放电电路，其特征在于:所述充放电控制端口与自由输入输出端口之间设有第一滤波电容，所述电池模组的正极与负极之间设有第二滤波电容。3.根据权利要求1所述的智能升降压充放电电路，其特征在于:所述充放电控制端口包括输入端口、输出端口和输入输出切换开关，所述输入端口、输出端口和第一开关通过输入输出切换开关控制相互连接。4.根据权利要求1所述的智能升降压充放电电路，其特征在于:所述电流检测电路包括第一检测电阻，所述第一检测电阻一端与自由输入输出端口连接，另一端与电池模组的负极连接。5.根据权利要求1所述的智能升降压充放电电路，其特征在于:所述第一电压检测电路包括第二检测电阻和第三检测电阻，所述第二检测电阻一端与充放电控制端口连接，另一端与第三检测电阻串联连接，所述第三检测电阻另一端与电池模组的负极连接。6.根据权利要求1所述的智能升降压充放电电路，其特征在于:所述第二电压检测电路包括第四检测电阻和第五检测电阻，所述第四检测电阻一端与电池模组的正极连接，另一端与第五检测电阻串联连接，所述第五检测电阻的另一端与电池模组的负极连接。7.—种前述权利要求1-6任一项所述的智能升降压充放电电路的充电方法，其特征在于: 充电时，控制单元分别通过第一电压检测电路和第二电压检测电路获得输入电压和电池电压，并对两者进行比较，当输入电压低于电池电压时进行升压充电，当输入电压高于电池电压时进行降压充电； 升压充电时，控制单元分别控制第一开关保持导通，第二开关保持断开，第三开关和第四开关交替导通，同时根据电流检测电路提供的电压信息控制第三开关和第四开关交替导通的占空比来控制输入电流的大小； 降压充电时，控制单元分别控制第三开关保持导通，第四开关保持断开，第一开关和第二开关交替导通，同时根据电流检测电路提供的电压信息控制第一开关和第二开关交替导通的占空比来控制输入电流的大小。8.—种前述权利要求1-6任一项所述的智能升降压充放电电路的放电方法，其特征在于: 放电时，控制单元分别通过第一电压检测电路和第二电压检测电路获得输出电压和电池电压，并对两者进行比较，当输出电压低于电池电压时进行升压放电，当输出电压高于电池电压时进行降压放电； 升压放电时，控制单元分别控制第三开关保持导通，第四开关保持断开，第一开关和第二开关交替导通，同时根据输出电压反馈的信息控制第一开关和第二开关交替导通的占空比来调节输出电压的大小； 降压放电时，控制单元分别控制第一开关保持导通，第二开关保持断开，第三开关和第四开关交替导通，同时根据输出电压反馈的信息控制第三开关和第四开关交替导通的占空比来调节输出电压的大小。
【文档编号】H02J7/00GK105896646SQ201610213642
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】刘双明, 何展, 李天吻
【申请人】东莞市太业电子股份有限公司