一种应急供电输出控制电路及充电装置的制作方法

1.本实用新型涉及电源电路技术领域，更具体的，涉及一种应急供电输出控制电路及充电装置。


背景技术：

2.锂电池是以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，通过锂离子在电池正负极之间的往返脱出和嵌入实现充放电的一种二次电池。锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成。目前锂电池应用非常广泛，但也存在以下不足：
3.1、衰老：与其它充电电池不同，锂离子电池的容量会缓慢衰退，与使用次数有关，也与温度有关。这种衰退的现象可以用容量减小表示，也可以用内阻升高表示。因为与温度有关，所以在工作电流高的电子产品更容易体现；
4.2、不耐受过充、过放：过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命短。过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。因此大部分锂电池应用都需要加防过充、过放。
5.目前市面上的常见的锂电池主要有2种应用方式：
6.1、集成电池保护板的锂电池，形状不一，受结构尺寸的影响，大部分锂电池只能用在特定结构的产品，但锂电池容量衰老时，用户不易找到电池更换，且更换方法较为复杂，这导致大部分产品的寿命都受锂电池的寿命的制约；
7.2、不集成电池保护板的锂电池，如常见的14500锂电池、18650锂电池等，这些都是有固定的规格尺寸，市面上比较容易购买到，易于拆卸，但大部分缺乏过充过放保护，很容易因过充过放导致电池寿命缩短乃至损坏，同时，对可拆卸电池，也可能因误操作导致电池正负极接反，或者电池触点与外部接触产生静电，这些都容易损坏内部电路。
8.现有锂电池内部一般集成保护电路，能有效保护电池，但对部分应用未给电池加物理开关，也导致电池从生产包装完成就持续耗电，导致用户在刚购买到使用时，电池电量已经损耗较多甚至直接开不了机，同时因为不可拆卸和不易更换，大部分锂电池设备的寿命也受电池寿命的制约，电池在使用过程中，容量也不断减小，用户体验感不断减弱。现有技术一般在电池电量耗完之后，不能及时有效的对锂电池进行充电。


技术实现要素：

9.本实用新型为了解决以上现有技术中存在的不足与缺陷的问题，提供了一种应急供电输出控制电路及充电装置。
10.为实现上述本实用新型目的，采用的技术方案如下：
11.一种应急供电输出控制电路，包括控制器、第一开关单元、用于控制是否输出电源的第二开关单元、将电源电压转换为待充电装置所需电源电压的电压管理单元、用于与待充电装置通信的通信接口；
12.所述的控制器的第一引脚通过通信接口与待充电装置通信连接；
13.所述的控制器的第二引脚与第一开关单元的第一引脚电性连接，通过控制器的第二引脚输出高低电平控制第一开关单元的导通；
14.所述的第一开关单元的第二引脚接地；
15.所述的第一开关单元的第三引脚与第二开关单元的第一引脚电性连接；
16.所述的第二开关单元的第三引脚与电池的输出端电性连接；
17.所述的第二开关单元的第二引脚与电压管理单元的输入端电性连接；
18.所述的电压管理单元的输出端用于外接待充电装置的电源端；
19.所述的第二开关单元根据第一开关单元输出的高低电平
20.通过第一开关单元的导通状态控制第二开关单元的导通，从而控制是否输出电源。
21.本实用新型的工作原理如下：在起始状态下，所述的第二开关单元处于截止状态即断开状态；控制器通过通信接口外接待充电装置通信，待充电装置将自身的电量信息发送给控制器，根据待充电装置的电量的高低，所述的控制器通过第二引脚输出高低电平，进而控制所述的第一开关单元的导通，通过第一开关单元的导通进而控制第二开关单元的导通，实现控制输出电源对待充电装置进行充电。
22.优选地，所述的第一开关单元包括第一限流电阻、第一三极管；
23.所述的第一限流电阻的一端与所述的控制器的第二引脚电性连接；
24.所述的第一限流电阻的另一端与第一三极管的基极电性连接；
25.所述的第一三极管的发射极接地；
26.所述的第一三极管的集电极与第二开关单元的第一引脚电性连接。
27.进一步地，所述的第二开关单元包括第一电容、第二限流电阻、pmos管；
28.所述的pmos管的漏极分别与第一电容的一端、第二限流电阻的一端、电池的输出端电性连接；
29.所述的pmos管的栅极分别与第一电容的另一端、第二限流电阻的另一端、第一三极管的集电极电性连接；
30.所述的pmos管的源极与电压管理单元的输入端电性连接。
31.再进一步地，所述的第二开关单元还包括第二电容；
32.所述的第二电容的一端分别与pmos管的源极、电压管理单元的输入端电性连接；
33.所述的第二电容的另一端接地。
34.优选地，所述的电压管理单元包括dcdc电源芯片、第一分压电阻、第二分压电阻、二极管、电感；
35.所述的dcdc电源芯片的vin引脚、en引脚均与所述的第二开关单元的第二引脚电性连接；
36.所述的电感的一端分别与dcdc电源芯片的vin引脚、en引脚、第二开关单元的第二引脚电性连接；
37.所述的电感的另一端分别与dcdc电源芯片的sw引脚、二极管的阳极电性连接；
38.所述的二极管的阴极分别与第一分压电阻的一端电性连接，且外接待充电装置的电源；
39.所述的第一分压电阻的另一端分别与第二分压电阻的一端、dcdc电源芯片的fb引
脚电性连接；
40.所述的第二分压电阻的另一端接地。
41.进一步地，所述的电压管理单元还包括第三电容、第四电容；
42.所述的第三电容的一端、第四电容的一端均与所述的第二开关单元的第二引脚电性连接；
43.所述的第三电容的另一端、第四电容的另一端均接地。
44.再进一步地，所述的电压管理单元还包括第五电容、第六电容、第七电容；
45.所述的第五电容、第六电容并联后的一端分别与第一分压电阻、二极管的阴极电性连接；
46.所述的第五电容、第六电容并联后的另一端接地；
47.所述的第七电容的一端分别与第一分压电阻、二极管的阴极、第五电容、第六电容并联后的一端电性连接；
48.所述的第七电容的另一端接在第一分压电阻、第二分压电阻之间。
49.优选地，所述的通信接口为485通信接口。
50.进一步地，所述的dcdc电源芯片的型号选用mt3608。
51.一种充电装置，包括所述的应急供电输出控制电路、电池、电池保护电路；
52.所述的电池的正负极分别与电池保护电路的输入端电性连接；
53.所述的电池保护电路的输出端作为电池的输出端与所述的第二开关单元的第三引脚电性连接；
54.所述的电压管理单元的输出端作为电源输出端用于外接待充电装置的电源端。
55.本实用新型的有益效果如下：
56.本实用新型所述的控制器通过通信接口外接待充电装置通信，待充电装置将自身的电量信息发送给控制器，根据待充电装置的电量的高低，所述的控制器通过第二引脚输出高低电平，进而控制所述的第一开关单元的导通，通过第一开关单元的导通进而控制第二开关单元的导通，实现控制输出电源对待充电装置进行充电。当待充电装置的电量较低时，能及时自动的对待充电装置进行充电。
附图说明
57.图1是本实用新型应急供电输出控制电路的原理框图。
58.图2是本实用新型控制器、第一开关单元、第二开关单元的详细电路连接图。
59.图3是本实用新型电压管理单元的详细电路连接图。
60.图4是本实用新型电压管理单元的详细电路连接图。
具体实施方式
61.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做详细描述。
62.实施例1
63.如图1所示，一种应急供电输出控制电路，包括控制器、第一开关单元、用于控制是否输出电源的第二开关单元、将电源电压转换为待充电装置所需电源电压的电压管理单元、用于与待充电装置通信的通信接口；
64.所述的控制器的第一引脚通过通信接口与待充电装置通信连接；
65.所述的控制器的第二引脚与第一开关单元的第一引脚电性连接，通过控制器的第二引脚输出高低电平控制第一开关单元的导通；
66.所述的第一开关单元的第二引脚接地；
67.所述的第一开关单元的第三引脚与第二开关单元的第一引脚电性连接；
68.所述的第二开关单元的第三引脚与电池的输出端电性连接；
69.所述的第二开关单元的第二引脚与电压管理单元的输入端电性连接；
70.所述的电压管理单元的输出端用于外接待充电装置的电源端；
71.所述的第二开关单元根据第一开关单元输出的高低电平
72.通过第一开关单元的导通状态控制第二开关单元的导通，从而控制是否输出电源。
73.本实用新型的工作原理如下：在起始状态下，所述的第二开关单元处于截止状态即断开状态；控制器通过通信接口外接待充电装置通信，待充电装置将自身的电量信息发送给控制器，根据待充电装置的电量的高低，所述的控制器通过第二引脚输出高低电平，进而控制所述的第一开关单元的导通，通过第一开关单元的导通进而控制第二开关单元的导通，实现控制输出电源对待充电装置进行充电。所述的电压管理单元将输出的电源电压转换为待充电装置所需电源电压，从而能保障充电安全，且有利于提高待充电装置中的锂电池寿命。
74.实施例2
75.在实施例1的基础上，更具体地，如图2所示，本实施例所述的第一开关单元包括第一限流电阻r1、第一三极管q1；
76.所述的第一限流电阻r1的一端与所述的控制器的第二引脚电性连接；
77.所述的第一限流电阻r1的另一端与第一三极管q1的基极电性连接；
78.所述的第一三极管q1的发射极接地；
79.所述的第一三极管q1的集电极与第二开关单元的第一引脚电性连接。
80.当控制器接收待充电装置的电量信息，当电量过低时，可通过控制器的第二引脚输出一个固定的高电平信号power_ex，经第一限流电阻r1将第一三极管q1导通。
81.在一个具体的实施例中，所述的第二开关单元包括第一电容c1、第二限流电阻r2、pmos管q3；
82.所述的pmos管q3的漏极分别与第一电容c1的一端、第二限流电阻r2的一端、电池的输出端电性连接；
83.所述的pmos管q3的栅极分别与第一电容c1的另一端、第二限流电阻r2的另一端、第一三极管q1的集电极电性连接；
84.所述的pmos管q3的源极与电压管理单元的输入端电性连接。
85.在起始状态下，所述的电池输出端bat in_ex经第二限流电阻r2输出高电平到pmos管q3的源极，pmos管q3截止，此时电源断开。当所述的控制器输出高电平使得第一三极管q1导通后，pmos管q3也导通，此时电源能正常输出。
86.再进一步地，所述的第二开关单元还包括第二电容c2；
87.所述的第二电容c2的一端分别与pmos管q3的源极、电压管理单元的输入端电性连
接；
88.所述的第二电容c2的另一端接地。
89.所述的第二电容c2的作用是隔绝pmos管q3导通后输出的正极与负极。
90.在一个具体的实施例中，如图3所示，所述的电压管理单元包括dcdc电源芯片u1、第一分压电阻r3、第二分压电阻r4、二极管d1、电感l1；
91.所述的dcdc电源芯片u1的vin引脚、en引脚均与所述的第二开关单元的第二引脚电性连接；在本实施例中，所述的dcdc电源芯片u1的vin引脚、en引脚均与作为第二开关单元的第二引脚的pmos管q3的源极电性连接；
92.所述的电感l1的一端分别与dcdc电源芯片u1的vin引脚、en引脚、第二开关单元的第二引脚电性连接；
93.所述的电感l1的另一端分别与dcdc电源芯片u1的sw引脚、二极管d1的阳极电性连接；
94.所述的二极管d1的阴极分别与第一分压电阻r3的一端电性连接，且外接待充电装置的电源；
95.所述的第一分压电阻r3的另一端分别与第二分压电阻r4的一端、dcdc电源芯片u1的fb引脚电性连接；
96.所述的第二分压电阻r4的另一端接地。
97.在本实施例中，所述的dcdc电源芯片u1选用型号为mt3608型号的dcdc电源芯片u1，所述的电感l1采用大功率电感l1，所述的二极管d1采用肖特基二极管d1。
98.通过所述的pmos管q3的源极输出的电源通过dcdc电源芯片u1，通过调节第一分压电阻r3、第二分压电阻r4的阻值，所述的pmos管q3的源极输出的电源转换为待充电装置所需要的电源v_ex输出。
99.在一个具体的实施例中，所述的电压管理单元还包括第三电容c3、第四电容c4；
100.所述的第三电容c3的一端、第四电容c4的一端均与所述的第二开关单元的第二引脚电性连接；在本实施例中，所述的第三电容c3的一端、第四电容c4的一端均与作为第二开关单元的第二引脚的pmos管q3的源极电性连接；
101.所述的第三电容c3的另一端、第四电容c4的另一端均接地。
102.所述的第三电容c3、第四电容c4具有滤波作用。
103.在一个具体的实施例中，所述的电压管理单元还包括第五电容c5、第六电容c6、第七电容c6；
104.所述的第五电容c5、第六电容c6并联后的一端分别与第一分压电阻r3、二极管d1的阴极电性连接；
105.所述的第五电容c5、第六电容c6并联后的另一端接地；
106.所述的第七电容c6的一端分别与第一分压电阻r3、二极管d1的阴极、第五电容c5、第六电容c6并联后的一端电性连接；
107.所述的第七电容c6的另一端接在第一分压电阻r3、第二分压电阻r4之间。
108.在一个具体的实施例中，所述的通信接口为485通信接口。所述的控制器可以选用51单片机，也可以选通stm单片机。
109.实施例3
110.一种充电装置，包括所述的应急供电输出控制电路、电池、电池保护电路；
111.应急供电输出控制电路，包括控制器、第一开关单元、用于控制是否输出电源的第二开关单元、将电源电压转换为待充电装置所需电源电压的电压管理单元、用于与待充电装置通信的通信接口；
112.所述的控制器的第一引脚通过通信接口与待充电装置通信连接；
113.所述的控制器的第二引脚与第一开关单元的第一引脚电性连接，通过控制器的第二引脚输出高低电平控制第一开关单元的导通；
114.所述的第一开关单元的第二引脚接地；
115.所述的第一开关单元的第三引脚与第二开关单元的第一引脚电性连接；
116.所述的第二开关单元的第三引脚与电池的输出端电性连接；
117.所述的第二开关单元的第二引脚与电压管理单元的输入端电性连接；
118.所述的电压管理单元的输出端用于外接待充电装置的电源端；
119.所述的第二开关单元根据第一开关单元输出的高低电平
120.通过第一开关单元的导通状态控制第二开关单元的导通，从而控制是否输出电源。
121.所述的电池的正负极分别与电池保护电路的输入端电性连接；
122.所述的电池保护电路的输出端作为电池的输出端与所述的第二开关单元的第三引脚电性连接；
123.所述的电压管理单元的输出端作为电源输出端用于外接待充电装置的电源端。同时所述的待充电装置通过通信接口与控制器的第一引脚电性连接。
124.所述的电池为可充电的锂电池，所述的电池保护电路可以采用常规电路设计，主要包括电池保护芯片，如型号为8205电源保护芯片、或2120-cb，具体可以根据单节或双节锂电池进行相应的选择相应型号的电源保护芯片，具体根据选用电源保护芯片的引脚定义进行相应的连接，在此不再详细描述。
125.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。