一种电源管理电路及手持终端的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电源管理电路及手持终端，包括电池、主处理器、电源电路和用于检测电池工作温度的温度检测电路；所述主处理器连接电池和所述的温度检测电路，并在检测到电池在当前工作温度下的输出电压到达或者低于预先设定的关机电压时，输出关机信号至电源电路，控制系统自动关机。本实用新型利用电池在低温工作环境下截止电压降低的特性，通过合理地制定系统在不同工作温度下的关机电压，以尽可能地把系统在低温使用环境下的电池容量挖掘出来加以利用，由此提高了电池容量的利用率，延长了手持终端的续航时间。
【专利说明】—种电源管理电路及手持终端
【技术领域】
[0001]本实用新型属于手持终端【技术领域】，具体地说，是涉及一种用于延长手持终端续航时间的电源管理电路以及采用所述电源管理电路设计的手持终端。
【背景技术】
[0002]随着电子消费类产品的快速发展，手机、相机、平板电脑等手持终端产品快速普及。为了提高手持终端产品的便携性和使用的便利性，电池已经成为手持终端产品中必不可少的组成部分，为手持终端内部各功能电路的运行提供电力支持。
[0003]自从手持电子消费类产品问世以来，超长的待机时间一直是手持终端设计者们孜孜不倦的追求。但是，目前解决超长待机问题所采用的方法基本上都是提高手持终端内部所使用的电池的制作工艺或者更换更大容量的电池。改进电池的制作工艺需要投入较大的人力物力，开发周期长，研发成本高；而采用更换大容量电池的方法，虽然可以降低开发难度，缩短研发周期，但是，电池的体积会随着其容量的增大而加大，大体积电池的使用会导致手持终端整体体积的增大，因此，不适合目前手持终端产品小型化、轻薄化外形的发展趋势。
【发明内容】
[0004]本实用新型充分利用电池本身的特性，提出了一种电源管理电路，通过检测电池的工作温度来调整系统的关机时间，以实现了对电池容量的最大化利用，从而满足了手持终端超长待机的设计要求。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0006]一种电源管理电路，包括电池、主处理器、电源电路和用于检测电池工作温度的温度检测电路；所述主处理器连接电池和所述的温度检测电路，并在检测到电池在当前工作温度下的输出电压到达或者低于预先设定的关机电压时，输出关机信号至电源电路，控制系统自动关机。
[0007]进一步的，在所述温度检测电路中设置有热敏电阻，所述热敏电阻一端接地，另一端通过分压电阻连接直流电源，热敏电阻与分压电阻的中间节点的分压值传输至所述的主处理器，通过分压值换算出电池的工作温度。
[0008]又进一步的，所述热敏电阻与分压电阻的中间节点的分压值传输至主处理器的ADC接口，通过主处理器内部的ADC模块进行模拟分压值到数字分压值的转换，进而可以采用查表的方式获得该数字分压值所对应的温度值。
[0009]当然，所述热敏电阻与分压电阻的中间节点的分压值也可以首先传输至一模数转换器，经模数转换器转换成数字电压值后，再传输至所述的主处理器，进行电池工作温度的获取。
[0010]为了提高电池工作温度检测的准确性，所述热敏电阻优选布设在电路板上与电池槽正对的部位或者临近电池槽的部位，以便及时响应电池周围温度的变化。[0011]为了简化电路设计，在所述电池中集成有电量计，所述主处理器通过I2C总线与电池连接通信，定时读取电池的输出电压和电量信息。
[0012]基于上述电源管理电路，本实用新型还提出了一种采用所述电源管理电路设计的手持终端，包括电池、主处理器、电源电路以及用于检测电池工作温度的温度检测电路；所述主处理器连接电池和所述的温度检测电路，并在检测到电池在当前工作温度下的输出电压到达或者低于预先设定的关机电压时，输出关机信号至电源电路，控制系统自动关机。
[0013]进一步的，在所述温度检测电路中设置有一热敏电阻，所述热敏电阻的一端接地，另一端通过分压电阻连接直流电源，热敏电阻两端的压降由一模数转换器采集后，转换成数字电压值，传输至所述的主处理器，以换算出电池的工作温度。
[0014]为了提高电池工作温度检测的准确度，所述热敏电阻优选布设在电路板上与电池槽正对的部位或者临近电池槽的部位。
[0015]为了简化电路设计，所述电池优选采用内部集成有电量计的电池，所述主处理器通过I2C总线与电池连接通信，定时读取电池的输出电压和电量信息。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型利用电池在低温工作环境下截止电压降低的特性，通过合理地制定系统在不同工作温度下的关机电压，以尽可能地把系统在低温使用环境下的电池容量挖掘出来加以利用，由此提高了电池容量的利用率，延长了手持终端的续航时间。由于电池的容量得到了充分地利用，因此手持终端技术规格中要求的电池标称容量便可以相应地降低，这样电池的尺寸及整机的尺寸即可进一步减小，适合目前手持终端产品小型化、轻薄化外形的发展趋势。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例而已，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018]图1是本实用新型所提出的电源管理电路的一种实施例的电路原理框图；
[0019]图2是图1中温度检测电路的一种实施例的电路原理图；
[0020]图3是基于图1所示的电源管理电路提出的一种最大化使用电池容量的方法流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]为了使本实用新型技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作详细地说明。
[0023]目前的手持终端，其内部所使用的电池一般都是锂离子电池。在一些特殊的应用场合，对于手持终端的低温要求和待机时间的要求都比较高，比如在一种手持机的要求中规定:整机在_40°C~55°C的温度范围内，连续导航定位时间不小于8小时，整机功耗小于3.5W。这就要求锂离子电池在该温度范围内必须提供足够的电量，来维持8小时以上的续航时间。但是，从对电池厂商的调研来看，在规定的电池尺寸和整机功耗的前提下，很少有电池厂家能够保证电池在全温度范围内提供相同的电量。所以，提高电池在全温度范围内的电量利用率变得至关重要。
[0024]根据上述手持机的规格要求，可以得出以下结论:
[0025]1、满足整机续航8小时的能量需求:
[0026]根据整机功耗小于3.5W和续航时间大于8小时的要求，可以得到:若电池提供的能量大于3.5*8=28Wh，则一定可以满足整机续航8小时的要求。
[0027]2、_40°C~55°C温度范围内电池容量需求:
[0028]通过分析锂离子电池的特性以及主要电池厂商提供的技术指标，可以大致认为:常温下锂离子电池的放电平台为3.7V (平均电压)；低温下锂离子电池的放电平台为3.3V(平均电压)。这样，不同温度下锂离子电池的容量需求分别为:
[0029]常温下的电池容量要求为:28/3.7 = 7560mAh ；
[0030]低温下的电池容量要求为:28/3.3 ^ 8485mAh。
[0031]那么，当锂离子电池的容量大于等于8485mAh (例如等于8500mAh)时，在全温度范围内就一定可以满足续航8小时的要求。
[0032]3、锂离子电池截止电压点的设置:
[0033]根据锂离子电池的特 性:在不同的工作温度下，电池的截止电压不同(例如:常温下电池的截止电压一般在2.5V左右，低温时电池的截止电压一般在2.0V附近)，那么，当电池容量在全温度范围内不能满足整机续航时间要求时，通过对电池的放电曲线(即温度与电池截止电压之间的关系曲线)进行分析，可以将电池工作电压的规格定义为2.0-4.2V。在整机工作时，系统可以根据电池的工作温度以及该温度下电池的截止电压确定主板电源系统的关断时间，以此来提高电池在全温度范围内的容量利用率，进而达到延长整机续航时间的设计目的，使用户在低温环境中可以尽量延长手持终端的使用时间，满足手持终端在低温环境下的特殊使用要求。
[0034]基于以上设计思路，本实施例提出了一种根据电池的放电曲线设置不同温度下系统的关机电压，进而实现电池容量的最大化使用的设计方法，通过对电池容量进行深层次的挖掘，以期最大限度地延长整机的续航时间。
[0035]下面结合图1、图2，首先对手持终端所基于的硬件构成进行具体地阐述。
[0036]本实施例的手持终端，首先对其电源管理电路进行改进设计，具体设置有为手持终端内部各功能电路供电的电池(例如锂离子电池等)、协调各功能电路运行的主处理器、为主板进行通断电控制的电源电路以及用于检测电池工作温度的温度检测电路等主要组成部分，参见图1所示。其中，主处理器连接电池和所述的温度检测电路，通过温度检测电路获取电池当前的工作温度，进而根据电池的当前工作温度确定出系统的关机电压；然后，主处理器读取电池的输出电压，并与确定出的系统关机电压进行比较，若电池的输出电压高于关机电压，则维持系统正常运行；若读取到的电池输出电压等于或者低于所述的关机电压，则生成关机信号输出至所述的电源电路，控制电源电路切断主板的供电，实现整机自动关机。[0037]在本实施例中，系统关机电压的确定根据电池的放电曲线(温度与截止电压的关系曲线)制定，即根据电池在不同工作温度下的截止电压Ut设置系统的关机电压UTH。为了保证系统在开机运行的过程中，不会出现因电池电量过低而导致某些功能电路运行不稳定的情况，本实施例在制定关机电压Uth时，在电池截止电压Ut的基础上增加了一个余量，即Uth=Ut+Λ U ;其中，所述Λ U为电压余量。由此一来，便可以在确保系统稳定运行的前提下，通过最大化地挖掘使用电池在低温工作环境下的容量，来延长手持终端在低温工作环境下的使用时间，进而达到延长整机续航时间的设计目的。
[0038]对于电池工作温度与系统关机电压Uth的对应关系,本实施例米用以电池截止电压Ut的变化特性为基础，对电池技术规格书中规定的工作温度范围进行区间划分，使划分出的每一个温度区间对应电池的一个截止电压Ut，进而利用所述的截止电压Ut确定出该温度区间所对应的系统关机电压Uth。
[0039]以工作温度范围在_40°C~55°C、工作电压规格定义为2.0-4.2V的锂离子电池为例进行说明，我们可以将电池的工作温度划分成四个区间，分别为:55°C~25°C、25°C、°C、0°C~-20°C、-20°C~_40°C;每个温度区间对应的电池截止电压Ut分别为:2.3V、2.2V、2.1V、2V (可以从电池的技术规格书中查找获得)；则每个温度区间对应的系统关机电压Uth可以分别设定为:2.3V+ Δ U、2.2V+ Δ U、2.1V+ Δ U、2V+ Δ U。
[0040]在本实施例中，所述电压余量Λ U优选在0.6^0.8V的范围内取值，以Λ U=0.7V为例，则可以生成以下电池工作温度与系统关机电压的对应关系表，参见表1所示。
[0041]
【权利要求】
1.一种电源管理电路，其特征在于:包括电池、主处理器、电源电路和用于检测电池工作温度的温度检测电路；所述主处理器连接电池和所述的温度检测电路，并在检测到电池在当前工作温度下的输出电压到达或者低于预先设定的关机电压时，输出关机信号至电源电路，控制系统自动关机。
2.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于:在所述温度检测电路中设置有热敏电阻，所述热敏电阻一端接地，另一端通过分压电阻连接直流电源，热敏电阻与分压电阻的中间节点的分压值传输至所述的主处理器。
3.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于:所述热敏电阻与分压电阻的中间节点的分压值传输至主处理器的ADC接口。
4.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于:所述热敏电阻与分压电阻的中间节点的分压值传输至一模数转换器，经模数转换器转换成数字电压值后，传输至所述的主处理器。
5.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于:所述热敏电阻布设在电路板上与电池槽正对的部位或者临近电池槽的部位。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源管理电路，其特征在于:在所述电池中集成有电量计，所述主处理器通过I2C总线与电池连接通信，定时读取电池的输出电压和电量信息。
7.一种手持终端，包括电池、主处理器和电源电路，其特征在于:还包括用于检测电池工作温度的温度检测电路；所述主处理器连接电池和所述的温度检测电路，并在检测到电池在当前工作温度下的输出电压到达或者低于预先设定的关机电压时，输出关机信号至电源电路，控制系统自动关机。
8.根据权利要求7所述的手持终端，其特征在于:在所述温度检测电路中设置有热敏电阻，所述热敏电阻一端接地，另一端通过分压电阻连接直流电源，热敏电阻两端的压降由一模数转换器采集后，转换成数字电压值，传输至所述的主处理器。
9.根据权利要求8所述的手持终端，其特征在于:所述热敏电阻布设在电路板上与电池槽正对的部位或者临近电池槽的部位。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的手持终端，其特征在于:在所述电池中集成有电量计，所述主处理器通过I2C总线与电池连接通信，定时读取电池的输出电压和电量信肩、O
【文档编号】H01M10/44GK203377352SQ201320522068
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】王靖武, 刘艳芳 申请人:青岛海信电子设备有限公司