一种电子设备的供电电路、灯具及灯具系统的制作方法

1.本实用新型涉及灯具技术领域，特别涉及一种电子设备的供电电路、灯具及灯具系统。


背景技术：

2.氛围灯等可移动式灯具一般有内置可充电电池，由内置电池来进行供电，在内置电池存储的电能耗完时，需要对内置电池进行充电。目前，可移动式灯具一般都是配置充电座进行充电。
3.目前灯具的供电主要由电池供电和充电座供电组成，当接入充电座时，由充电座输入的外部电压给后级用电模块供电；当离开充电座时，外部电压为0v，供电转为电池供电，当电池供电和充电座供电同时存在时，由于外部电压大于电池电压，供电由外部电压提供。
4.然而，在给后级供电时，为了避免一路供电电路的电流流向另一路，目前需要在电池供电电路和充电座供电电路上各接一隔离二极管，由于隔离二极管的存在，所以电池的能量将有很大一部分损耗在二极管上，导致电池的能量转换效率很低，极大的降低了电池满电量的灯具的使用时间，导致产品体验感不好。


技术实现要素：

5.基于此，本实用新型的目的是提供一种电子设备的供电电路、灯具及灯具系统，以解决背景技术中的至少一个技术问题。
6.根据本实用新型实施例当中的一种电子设备的供电电路，包括前端供电模块及后端用电模块，所述前端供电模块包括：
7.电池供电电路，连接所述后端用电模块，包括电池及开关器件，所述电池能够通过所述开关器件给所述后端用电模块供电；
8.至少一路外接供电电路，包括用于接入外部电源的外接端口，所述外接端口连接所述后端用电模块；
9.至少一供电切换电路，所述供电切换电路连接所述电池供电电路的所述开关器件和所述外接供电电路的所述外接端口，用于使所述开关器件在所述外接端口接入外部电源时断开所述电池供电电路，以由外部电源为后端用电模块供电、并使所述开关器件在所述外接端口断开外部电源时导通所述电池供电电路，以由所述电池为后端用电模块供电。
10.优选地，所述开关器件为带使能端的第一变压模块，所述第一变压模块的输入端连接所述电池，所述第一变压模块的输出端连接所述后端用电模块，所述第一变压模块的使能端连接所述供电切换电路；
11.在所述外接端口接入外部电源时，所述供电切换电路使所述第一变压模块的使能端处于低电平状态以控制所述变压模块停止工作；在所述外接端口断开外部电源时，所述供电切换电路使所述第一变压模块的使能端处于高电平状态以控制所述变压模块工作。
12.优选地，所述供电切换电路包括第一开关管，所述第一开关管的控制端连接所述外接端口，所述第一开关管的输入端连接所述第一变压模块的使能端、并通过第一限流电阻连接所述电池的供电端，所述第一开关管的输出端接地。
13.优选地，所述开关器件为第二开关管，所述第二开关管的输入端连接所述电池，所述第二开关管的输出端连接所述后端用电模块，所述第二开关管的控制端连接所述供电切换电路；
14.在所述外接端口接入外部电源时，所述供电切换电路使所述第二开关管的控制端处于高电平状态，所述第二开关管截止；在所述外接端口断开外部电源时，所述供电切换电路使所述第二开关管的控制端处于低电平状态，所述第二开关管导通。
15.优选地，所述供电切换电路包括第三开关管，所述第三开关管的输入端连接所述外接端口，所述第三开关管的输出端连接所述第二开关管的控制端，所述第三开关管的控制端连接所述电池的供电端。
16.优选地，所述供电切换电路还包括下拉电阻，所述第二开关管的控制端通过所述下拉电阻接地；
17.所述第三开关管的输出端连接在所述第二开关管的控制端和所述下拉电阻之间。
18.优选地，所述供电切换电路还包括第二限流电阻，所述第三开关管的控制端通过所述第二限流电阻连接所述电池；
19.其中，所述第二开关管是pmos管，所述第三开关管是pmos管或pnp型晶体管。
20.优选地，所述外接供电电路还包括二极管和第三限流电阻，所述二极管的正极连接所述外接端口，所述二极管的负极通过第三限流电阻连接所述后端用电模块，所述第三开关管的输入端连接在所述二极管的负极与所述第三限流电阻之间。
21.优选地，所述供电电路还包括第二变压模块，所述电池供电电路和所述外接供电电路均通过所述第二变压模块给所述后端用电模块供电。
22.优选地，所述第二变压模块的输入端通过电容接地。
23.本实用新型实施例还提出一种灯具，包括上述的供电电路和电池充电管理模块，所述电池充电管理模块分别连接所述外接端口和所述电池的供电端，外部电源能够通过所述电池充电管理模块给所述电池供电；
24.所述后端用电模块包括微处理器和光源模块。
25.本实用新型实施例还提出一种灯具系统，包括充电座和上述的灯具，所述充电座能够与所述灯具连接，以通过所述灯具的外接端口向所述灯具提供外部电源。
26.本实用新型的有益效果为：通过在电池供电电路上布置能够导通和切断电池供电回路的开关器件，既能够起到隔离外部供电的作用、又不会像二极管一样引入压降损耗，提高电池的能量转换效率，延长了电池满电量的灯具的使用时间。除此之外，还相应地给开关器件配置供电切换电路，供电切换电路能够使开关器件在外部电源接入时切断电池供电回路、并使开关器件在外部电源断开时导通电池供电回路，从而实现多电源供电的切换。
附图说明
27.图1为本实用新型第一实施例中的供电电路的结构图；
28.图2为本实用新型第一实施例中的供电电路的具体电路图；
29.图3为本实用新型第一实施例中的供电切换电路的具体电路图；
30.图4为本实用新型第二实施例中的供电电路的具体电路图；
31.图5为本实用新型第二实施例中的供电切换电路的具体电路图。
具体实施方式
32.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
33.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.实施例1
36.请参阅图1，所示为本实用新型第一实施例当中的电子设备的供电电路，包括前端供电模块1及后端用电模块2，前端供电模块1用于给后端用电模块2供电，其中前端供电模块1主要包括电池供电电路11、外接供电电路12、以及连接电池供电电路11和外接供电电路12的供电切换电路13，如图1-2所示，在本实施例一些可选情况当中，电池供电电路11和外接供电电路12可以相互并联，由此形成带电池的多电源并联供电架构，供电切换电路13主要用于实现电池供电和外接供电的切换。
37.具体地，电池供电电路11包括电池111及开关器件112，电池111能够通过开关器件112给后端用电模块2供电，开关器件112能够起关断和导通电池111供电的作用。外接供电电路12包括用于接入外部电源vin的外接端口121，外接端口121连接后端用电模块2，以使外接电源能够通过外接端口121给后端用电模块2供电。供电切换电路13则用于使开关器件112在外接端口121接入外部电源vin时断开，以由外部电源vin为后端用电模块2供电、并使开关器件112在外接端口121断开外部电源vin时开启，以由电池111为后端用电模块2供电。因此，本实施例通过开关器件112与供电切换电路13的配合、来达到带电池111的多电源并联供电的切换效果，舍弃了传统的隔离二极管，从而消除了二极管压降带来的额外损耗，提高电池111的能量转换效率，延长了电池111满电量的灯具的使用时间。
38.在本实施例当中，如图2所示，开关器件112具体为带使能端en的第一变压模块（dcdc-boost），第一变压模块的输入端连接电池111，第一变压模块的输出端连接后端用电模块2，第一变压模块的使能端en连接供电切换电路13。在外接端口121接入外部电源vin时，供电切换电路13使第一变压模块的使能端en处于低电平状态以控制变压模块停止工作；在外接端口121断开外部电源vin时，供电切换电路13使第一变压模块的使能端en处于高电平状态以控制变压模块工作。
39.请参阅图2-图3，为了达到前述第一变压模块的控制效果，供电切换电路13具体包括第一开关管q1，第一开关管q1具体为nmos管，第一开关管q1的控制端（栅极g）连接外接端口121，第一开关管q1的输入端（漏极d）连接第一变压模块的使能端en、并通过第一限流电阻r1连接电池111的供电端，第一开关管q1的输出端（源极s）接地，其原理为：当在外接端口121接入外部电源vin时，第一开关管q1导通，以拉低第一变压模块的使能端en，使第一变压模块停止工作，此时由外部电源vin直接给后端供电；在外接端口121断开外部电源vin时，第一开关管q1关断，第一变压模块的使能端en被电池111电压抬高，使第一变压模块工作，此时由电池111的电源vbat通过第一变压模块给后端供电。
40.一般情况下，电池111电压相比于外接电源电压较低，例如灯具的电池111电压在1v-4.2v范围内，而充电座输入电压在5v
±
5%，因此充电座输入电压可以直接给后端进行供电，而电池111需要经过升压后才能够给后端进行供电，因此大多情况下变压模块为升压模块。除此之外，外接供电电路还包括二极管d2，二极管d2的正极连接外接端口121，二极管d2的负极连接后端供电模块，二极管d2类似于传统充电座供电电路上接的隔离二极管，利用二极管的单向导通作用，隔离电池电压，避免电池电流流向外接端口121。
41.需要说明的是，图2示出的供电电路是以色温灯为例，其后端用电模块包括但不限于mcu、色温灯珠等。但本实用新型实施例当中的供电电路可适用于各种带电池的电子设备，例如还可以为其他可移动式灯具（如氛围灯）、蓝牙音箱、加湿器等等。
42.在具体实施时，外接端口121可以为与电子设备适配的充电座连接的端子，例如为usb接口、插针等，使得本实施例当中的电子设备至少有一路是由外接充电座供电。在一些可选实施例当中，外接端口121也可以设置多个，每个外接端口121能够各接一路外接电源，同时外接供电电路12也相应配置多路，从而能够由多路外接电源同时或分别给后端用电模块2供电，多路外接电源可分别为充电座、市电、充电宝等等，也即在一些情况当中，多路外接电源可单独接入，例如当一路外接电源断电或对应线路损坏时，可更换接入下一路外接电源；在另一些情况当中，多路外接电源也可同时接入，但此时多路外接供电电路12及电池111之间应当各配置供电切换电路13，以在一路外接电源断电或对应线路损坏时，自动切换下一路外接电源供电，当所有外接电源都断电则切换电池111供电。
43.然而，图2-图3示出的供电电路存在一个弊端，由于变压模块boost放在电池供电支路上，导致电池电压升至vcc端供电电压的这段时间会掉电（因为变压模块由停止工作到工作有一段延时），即导致在供电切换时，后端vcc会有短暂的掉电，这就需要mcu要配备掉电检测功能，同时如果是在色温灯亮起时发生切换，色温灯也会有一个变暗的行为，给用户带来不好的体验。为了同时解决这一掉电问题，本实用新型还提出了下述实施2的供电电路。
44.实施例2
45.请参阅图4-图5，所示为本实用新型第二实施例当中的电子设备的供电电路，本实施例当中的电子设备的供电电路与第一实施例的不同之处在于：
46.开关器件112为第二开关管q2，第二开关管q2具体为pmos管，第二开关管q2的输入端（漏极d）连接电池111，第二开关管q2的输出端（源极s）连接后端用电模块2，第二开关管q2的控制端（栅极g）连接供电切换电路13，在外接端口121接入外部电源vin时，供电切换电路13使第二开关管q2的控制端处于高电平状态，第二开关管q2截止，在外接端口121断开外
部电源vin时，供电切换电路13使第二开关管q2的控制端处于低电平状态，第二开关管q2导通。
47.为了达到前述第二开关管q2的控制效果，供电切换电路13包括第三开关管q3，第三开关管q3可以为pmos管或pnp型晶体管，本实施例具体为pnp型晶体管，第三开关管q3的输入端（发射极e）连接外接端口121，第三开关管q3的输出端（集电极c）连接第二开关管q2的栅极g，第三开关管q2的控制端（基极b）连接电池111的供电端。供电切换电路13还包括下拉电阻r2，第二开关管q2的栅极g通过下拉电阻r2接地，第三开关管q3的集电极c连接在第二开关管q2的栅极g和下拉电阻r2之间。供电切换电路13还包括第二限流电阻r3，第三开关管q3的基极b通过第二限流电阻r3连接电池111的供电端。外接供电电路12还包括二极管d1和第三限流电阻r4，二极管d1的正极连接外接端口121，二极管d1的负极通过第三限流电阻r4连接后端用电模块2，第三开关管q3的发射极e连接在二极管d1的负极与第三限流电阻r4之间，二极管d1同样类似于传统外接供电电路上接的隔离二极管的作用。供电电路还包括第二变压模块（buck-boost），电池供电电路11和外接供电电路12均通过第二变压模块给后端用电模块2供电。同时第二变压模块的输入端通过电容c1接地。其原理为：
48.在外接端口121接入外部电源vin时，第三开关管q3导通，以拉高第二开关管q2的栅极g电压，第二开关管q2截止，此时由外部电源vin通过第二变压模块给后端供电；在外接端口121断开外部电源vin时，电容c1上的电压迅速降低，当电压降低至vbat+0.6（假设q3的开启电压为0.6v）时第三开关管q3截止，第二开关管q2的栅极g通过下拉电阻r2接地，以拉低第二开关管q2的栅极g电压，第二开关管q2导通，此时电池111的电源vbat通过第二变压模块给后端供电。
49.本实施例将变压模块boost放置在供电主路上，当电容的电压下降到小于vcc供电电压但大于vbat+0.6时，由电容电压通过boost升压给后端供电，而当电容电压小于vbat+0.6时，哪怕第二开关管和第三开关管也有导通时间（如果忽略，电容也可去除），但是在正式由电池接管供电前，都存在电容c1为后端续电，所以是无缝切换没有掉电风险。在此情况下mcu就无需配备掉电检测功能，同时也能够保证在切换过程当中色温灯不会有一个变暗的行为，保证用户体验感。
50.在图4-图5示出的具体电路图当中，r2,r3,r4起限流的作用，由于q2是电压型开关元件，所以r2可以取较大一点的值，本实施例实际r2取值100k, r3取值10k，这样能让q2快速开通，这个开通速度还与充电底座的电压上升斜率有关，通常在10ms内，q2能完全导通致使q1关断。q1关断前与vin电压建立之间的这段时间，电阻r4将承受vin-0.6-vbat压降的电流,所以r4的取值与功率需要注意。当持续时间在0.01s时1206封装的瞬时功率值能承受3w。针对灯具而言，这里r4取值10ω，vin端口输入最高电压5.25v(超过5.25v，前级会有ovp保护), 在最差条件下，即电池电压0v,输入电压处于最高5.25v时，电阻上功率等于（5.25-0.6）
²
/10≈2.16w,低于最大值3w,取值合理。且电池瞬间最大充电电流（5.25-0.6）/10=0.465a在最大充电倍率范围内，对电池寿命无影响。
51.实施例3
52.本实用新型第三实施例还提出一种灯具包括电池充电管理模块及上述实施例1-2当中任一实施例所述的供电电路，电池充电管理模块分别连接外接端口和电池的供电端，外部电源能够通过电池充电管理模块给电池供电，后端用电模块包括微处理器和光源模
块，光源模块可以为上述实施例中的色温灯珠。
53.实施例4
54.本实用新型第四实施例还提出一种灯具系统，包括充电座和上述实施例3所述的灯具，充电座能够与灯具连接，以通过灯具的外接端口向灯具提供外部电源。
55.综上，本实施例当中的电子设备的供电电路、灯具及灯具系统，通过开关器件与供电切换电路的配合、来达到带电池的多电源并联供电的切换效果，舍弃了传统电池供电电路上的隔离二极管，从而消除了二极管压降带来的额外损耗，提高电池的能量转换效率，延长了电池满电量的灯具的使用时间。
56.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。