锂电池供电电路和可移动电子设备的制作方法

1.本技术涉及锂电池供电技术领域，具体涉及一种锂电池供电电路和可移动电子设备。


背景技术：

2.随着环境保护意识增强，提高使用锂电池供电产品的电源转换效率有非常大环保意义。
3.手持电子设备、可穿戴设备等可移动电子设备对续航能力的要求越来越高，而电池技术却没有明显进步。目前，提高电子设备的续航能力包括两个方式：
4.(1)增大电池容量，但是也会增大电子设备的体积；
5.(2)降低电子设备的功耗，例如使用更高转换效率的电源模块，选择更低功耗的芯片。因为体积和成本的限制，一般可移动设备使用单节锂电池，单节锂电池的电压一般在3.0v-4.2v之间，电压与电量成正相关。而现阶段低成本的ic方案的供电电压一般是3.0v-3.6v，一般用降压模块稳定3.3v供电，一般降压模块都会要求输入输出的电压差满足一定的要求，从数百mv到1v多之间。传统单节锂电池一般采用图1所示方案进行供电，先把锂电池用开关电源升压到5v，然后再使用开关电源或者线性电源降压至3.3v。由于升压型开关需要功率电感，体积大，且升压型的开关电源一般效率不高。


技术实现要素：

6.本技术提供一种锂电池供电电路和可移动电子设备，能够提升锂电池的使用效率。
7.根据本技术的一方面，一种实施例中提供一种锂电池供电电路，应用于锂电池，所述锂电池供电电路包括：开关模块、降压型稳压模块和控制模块；
8.所述开关模块的输入端与锂电池连接，所述开关模块的输出端在降压型稳压模块和所述锂电池供电电路的输出端之间切换连接；
9.所述降压型稳压模块用于对所述开关模块输出的电压信号进行降压处理。
10.所述控制模块与锂电池连接，用于获取锂电池的输出电压，并根据输出电压的大小输出控制信号至所述开关模块，所述控制信号用于控制所述开关模块的输出端在所述降压型稳压模块和所述锂电池供电电路的输出端之间进行切换。
11.在一实施例中，所述控制模块包括：电压监控单元和开关控制单元；
12.所述电压监控单元与所述锂电池连接，用于对所述锂电池的输出电压进行采样，得到采样电压；
13.所述开关控制单元用于将所述电压监控单元获取的采样电压与预设的参考电压进行比较，若所述采样电压大于等于预设的参考电压时，输出第一信号至所述开关模块；否则，输出第二信号至所述开关模块；
14.其中，所述开关模块用于响应于所述电压监控单元输出的第一信号，将所述锂电
池与降压型稳压模块连接，以对所述锂电池的输出电压进行降压后输出；或者，响应于所述电压监控单元输出的第二信号，将所述锂电池与所述锂电池供电电路的输出端连接，以直接输出所述锂电池的输出电压。
15.在一实施例中，所述电压监控单元包括：电阻r2和电阻r3；
16.所述电阻r3的一端连接锂电池，电阻r3的另一端连接所述电压监控单元的输出端，电阻r2连接于电阻r3和地之间。
17.在一实施例中，所述开关控制单元包括：比较器u1、电阻r1和稳压二极管u3；
18.所述比较器u1的正输入引脚连接所述电压监控单元的输出端，比较器u1的负输入引脚通过电阻r1连接锂电池，比较器u1的负输入引脚还与稳压二极管u3的阴极连接，稳压二极管u3的阳极接地，稳压二极管u3的控制端与比较器u1的负输入引脚连接，比较器u1的输出引脚连接开关控制单元的输出端。
19.在一实施例中，所述预设的参考电压的电压值与电阻r1、稳压二极管u3的参数相关联。
20.在一实施例中，所述开关模块包括：晶体管q1、晶体管q2、晶体管q3、晶体管q4、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电阻r9；
21.所述晶体管q1的控制极通过电阻r4连接电压监控单元的输出端，晶体管q1的控制极还通过电阻r5接地，晶体管q1的第二极接地，晶体管q1的第一极连接晶体管q4的控制极，晶体管q4的第一极通过电阻r7连接晶体管q2的控制极，晶体管q4的第二极接地，晶体管q4的第一极还通过电阻r6连接晶体管q3的控制极；所述锂电池的正极连接晶体管q2的第一极、晶体管q3的第一极，晶体管q2的第二极用于连接所述锂电池供电电路的输出端，晶体管q3的第二极用于连接所述降压型稳压模块；电阻r8连接于晶体管q2的控制极与第一极之间，电阻r9连接于晶体管q3的控制极与第一极之间。
22.在一实施例中，所述晶体管q1和晶体管q4为npn型三极管；所述晶体管q2和晶体管q3为pmos晶体管。
23.在一实施例中，所述降压型稳压模块包括：稳压器u2、电阻r10和电阻r11；
24.所述稳压器u2的输入引脚与开关模块的输出端连接，稳压器u2的输出引脚与所述锂电池供电电路的输出端连接，稳压器u2的接地引脚通过电阻r10接地，稳压器u2的接地引脚还通过电阻r11连接所述锂电池供电电路的输出端。
25.在一实施例中，还包括电容c1，所述电容c1连接于所述锂电池供电电路的输出端与地之间。
26.根据本技术的一方面，一种实施例中提供一种可移动电子设备，包括：锂电池、如上述实施例所述的锂电池供电电路、电子设备的供电端；
27.所述锂电池通过锂电池供电电路与电子设备的供电端连接；
28.所述锂电池供电电路用于获取锂电池的输出电压，并根据锂电池的输出电压的大小，将锂电池的输出电压直接输出至电子设备的供电端，或者将锂电池的输出电压降压后输出至电子设备的供电端。
29.依据上述实施例的锂电池供电电路和可移动电子设备，包括开关模块、降压型稳压模块和控制模块，控制模块获取锂电池的输出电压，并根据输出电压输出控制信号至开关模块，开关模块根据控制信号使其输出端与降压型稳压模块连接，以对锂电池的输出电
压进行降压后输出，或者使其输出端直接与锂电池电压的输出端连接，以对锂电池的输出电压直接输出；由此，本实用新型无需升压模块先对锂电池的输出电压进行升压后再进行后续降压，提升了锂电池的使用效率，实现成本较低，且提高了后续可移动电子设备的续航能力。
附图说明
30.图1为现有的锂电池供电原理示意图；
31.图2为一种实施例的可移动电子设备的结构示意图；
32.图3为一种实施例的锂电池供电电路的结构示意图；
33.图4为图3所示锂电池供电电路的电路原理示意图。
具体实施方式
34.下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
35.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。
36.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
37.本技术中的晶体管为三端子晶体管，其三个端子为控制极、第一极和第二极。晶体管可以为双极型晶体管或场效应晶体管等。例如当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极。
38.在本实用新型中，为了解决降压型稳压模块的输入端和输出端之间具有一定电压差的要求，加入了开关模块，在锂电池的输出电压低于预设的参考电压时，开关模块使锂电池直接与锂电池供电电路的输出端连接；在锂电池的输出电压高于预设的参考电压时，开关模块使锂电池的输出电压先经过降压型稳压模块进行降压后，再将降压后的电压输出至锂电池供电电路的输出端。这样，既解决了升压模块带来的电源效率较低的问题，又满足了降压型稳压模块的输入端和输出端之间具有一定电压差的要求。
39.请参考图2，图2为一种实施例的可移动电子设备的结构示意图，本实施例的可移
动电子设备可以为手持电子设备(手机、平板电脑等)、可穿戴电子设备(智能手表等)。本实施例提供的可移动电子设备包括：锂电池10、锂电池供电电路20和电子设备的供电端30。
40.本实施例中的锂电池10为单节锂电池，其能够输出电压信号对可移动电子设备进行供电。锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于可移动电子设备体积一般较小，因此，综合体积和成本的限制，一般可移动电子设备使用单节锂电池，单节锂电池的电压一般在3.0-4.2v之间，其电压与锂电池的电量正相关。
41.锂电池供电电路20用于获取锂电池10的输出电压，并根据锂电池10的输出电压的大小，将锂电池10的输出电压直接输出至电子设备的供电端30，或者将锂电池10的输出电压降压后输出至电子设备的供电端30。
42.电子设备的供电端30为可移动电子设备中各个芯片的供电端。
43.请参考图2，在一实施例中，锂电池供电电路包括开关模块100、降压型稳压模块200和控制模块300。开关模块200包括输入端、输出端和控制端，开关模块200的输入端与锂电池10的正极连接，开关模块200的输出端在降压型稳压模块200的输入端和锂电池供电电路20的输出端之间切换连接。降压型稳压模块200的输出端与锂电池供电电路20的输出端连接。控制模块300与锂电池10的正极连接，控制模块300的输出端与开关模块200的控制端连接。
44.开关模块100用于将锂电池10的输出电压输出至降压型稳压模块200或者锂电池供电电路的输出端。本实施例中的开关模块100可以选用二选一开关组件，其通过控制端接收的信号控制其输出端进行切换。也就是，根据控制端接收的信号的不同，使锂电池10的输出电压直接输出至锂电池供电电路的输出端，或者输出至降压型稳压模块200进行降压后再输出至锂电池供电电路的输出端。这样，锂电池10的输出电压较低时，可以选择直接输出；锂电池10的输出电压较高时，可以选择先降压后输出降压后的电压。
45.降压型稳压模块200用于对锂电池10的输出电压进行降压处理。本实施例中的降压型稳压模块200可以为任一现有的具有降压功能的稳压器，其对锂电池10的输出电压进行降压后，再输出至电子设备的供电端30。
46.控制模块300用于获取锂电池10的输出电压，并根据输出电压的大小输出控制信号至开关模块100的控制端，其中控制信号用于控制开关模块100的输出端在降压型稳压模块200和锂电池供电电路的输出端之间进行切换。
47.在一实施例中，本实施例中的控制模块300可以通过现有的控制芯片完成其功能，其实时获取锂电池10的输出电压，并根据所获取锂电池10的输出电压的大小，输出不同的控制信号至开关模块100的控制端。例如：在获取到的锂电池10的输出电压较大时，输出第一信号至开关模块100的控制端，以控制开关模块100的输出端与降压型稳压模块200的输入端连接；在获取到的锂电池10的输出电压较小时，输出第二信号至开关模块100的控制端，以控制开关模块100的输出端直接与锂电池供电电路20的输出端连接；此时，控制信号包括第一信号和第二信号。
48.本实施例在判断锂电池10的输出电压属于较大值或者较小值时，需要提前预设一参考电压，将输出电压与预设的参考电压进行比较，若大于等于预设的参考电压，则输出电压属于较大值；否则，输出电压属于较小值。
49.请参考图3，在另一实施例中，本实施例还提供了一种通过电路实现的控制模块，
控制模块300包括电压监控单元301和开关控制单元302。
50.电压监控单元301与锂电池10连接，电压监控单元301用于对锂电池的输出电压进行采样，得到采样电压。
51.开关控制单元302用于将电压监控单元获取的采样电压与预设的参考电压进行比较，若采样电压大于等于预设的参考电压时，输出第一信号至所述开关模块；否则，输出第二信号至开关模块；其中，开关模块100用于响应于电压监控单元301输出的第一信号，将锂电池10与降压型稳压模块200连接，以对锂电池10的输出电压进行降压后输出；或者，响应于电压监控单元301输出的第二信号，将锂电池10与锂电池供电电路20的输出端连接，以直接输出锂电池10的输出电压。
52.在一实施例中，电压监控单元301包括：电阻r2和电阻r3；电阻r3的一端连接锂电池，电阻r3的另一端连接电压监控单元301的输出端，电阻r2连接于电阻r3和地之间。
53.开关控制单元302包括：比较器u1、电阻r1和稳压二极管u3；比较器u1的正输入引脚连接电压监控单元301的输出端，比较器u1的负输入引脚通过电阻r1连接锂电池，比较器u1的负输入引脚还与稳压二极管u3的阴极连接，稳压二极管u3的阳极接地，稳压二极管u3的控制端与比较器u1的负输入引脚连接，比较器u1的输出引脚连接开关控制单元302的输出端。
54.需要说明的是，图4中的vcc_bat端为与锂电池bat的正极连接的锂电池输出端。
55.在本实施例中，比较器u1的负输入引脚上的电压为预设的参考电压，其值由电阻r1和稳压二极管u3的参数所确定。当比较器u1的正输入引脚上的电压高于或者等于负输入引脚上的电压时，比较器u1的输出引脚输出高电平信号，即输出第一信号；反之，比较器u1的输出引脚输出低电平信号，即输出第二信号。
56.在一实施例中，开关模块100包括：晶体管q1、晶体管q2、晶体管q3、晶体管q4、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电阻r9。
57.晶体管q1的控制极通过电阻r4连接电压监控单元的输出端，晶体管q1的控制极还通过电阻r5接地，晶体管q1的第二极接地，晶体管q1的第一极连接晶体管q4的控制极，晶体管q4的第一极通过电阻r7连接晶体管q2的控制极，晶体管q4的第二极接地，晶体管q4的第一极还通过电阻r6连接晶体管q3的控制极；锂电池10的正极连接晶体管q2的第一极、晶体管q3的第一极，晶体管q2的第二极用于连接锂电池供电电路的输出端，晶体管q3的第二极用于连接所述降压型稳压模块；电阻r8连接于晶体管q2的控制极与第一极之间，电阻r9连接于晶体管q3的控制极与第一极之间。
58.其中，晶体管q1和晶体管q3构成第一开关通路，晶体管q4和晶体管q2构成第二开关通路。
59.当比较器u1的输出引脚输出的是高电平信号(第一信号)时，晶体管q1和晶体管q3均处于导通状态，晶体管q4和晶体管q2均处于截止状态，此时，晶体管q1和晶体管q3构成的第一开关通路导通，由于晶体管q3与降压型稳压模块200连接，因此第一开关通路用于将锂电池10的输出电压输出至降压型稳压模块200。
60.当比较器u1的输出引脚输出的是低电平信号(第二信号)时，晶体管q2和晶体管q4均处于导通状态，晶体管q1和晶体管q3均处于截止状态，此时，晶体管q2和晶体管q4构成的第二开关通路导通，由于晶体管q2直接与输出端out连接，因此第二开关通路用于直接将锂
电池10的输出电压输出至锂电池供电电路的输出端out。
61.在本实施例中，晶体管q1和晶体管q4为npn型晶体管，其中第一极为集电极、第二极为发射机、控制极为基极。晶体管q2和晶体管q3为pmos晶体管，其中第一极为源极、第二极为漏极、控制极为栅极。
62.在一实施例中，降压型稳压模块200包括：稳压器u2、电阻r10和电阻r11；
63.所述稳压器u2的输入引脚vin与开关模块的输出端连接，稳压器u2的输出引脚vout与锂电池供电电路的输出端out连接，稳压器u2的接地引脚adj通过电阻r10接地，稳压器u2的接地引脚还通过电阻r11连接所述锂电池供电电路的输出端out。
64.此外，锂电池供电电路还包括电容c1，电容c1连接于锂电池供电电路的输出端out与地之间。
65.在本实用新型中，在锂电池的输出电压大于等于预设的参考电压时，通过开关模块将锂电池的输出电压输出至降压型稳压模块进行降压，再输出降压后的电压至电子设备的供电端；在锂电池的输出电压小于预设的参考电压时，通过开关模块将锂电池的输出电压直接输出至电子设备的供电端。这样，无需升压模块对锂电池的输出电压进行升压后，再通过降压模块进行降压，提升了锂电池的使用效率，且节省成本。
66.以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。