基于多电池的电源电路及具有所述电源电路的电子产品的制作方法_2

文档序号:8772369阅读:来源:国知局
输出供电电压,由电压高的电池单独向电子产品内部的用电负载供电;并且,通过电压高的电池输出的电流不会流向电压低的电池,由此可以保证每一块电池都能输出其应有的电池容量,确保了电池容量的充分利用。
[0023]此外,为了保证每一块电池在电子产品充电过程中都能充满电,本实施例在每一块电池的充电回路中分别增设一个开关电路,如图1所示,具体可以将N个开关电路的开关通路一一对应地并联在N个防反偏二极管D1、D2、……DN的两端,利用电子产品的充电接口 VBUS引入的充电电源控制第一开关电路(开关电路1)动作,在外部有充电电源接入时,连通第一块电池(电池1)的充电回路,利用外部的充电电源首先为电池1充电。此时,其他各路开关电路保持关断状态,从而使得剩余的N-1块电池不会进入充电模式。
[0024]对于第二开关电路(开关电路2),设计其在电池1充满电时导通,连通第二块电池(电池2 )的充电回路,利用外部的充电电源为电池2充电,直到电池2充满电时,第三开关电路(开关电路3 )动作,继而控制充电电源为第三块电池(电池3 )充电......以此类推,直到第N-1块电池充满电后,第N开关电路(开关电路N)导通,控制充电电源为电池N充电。由此,便实现了 N块电池的逐一顺次充电。
[0025]本实施例通过采用后一块电池在前一块电池充满电后再进入充电模式的设计方案,由此可以保证电子产品中的每一块电池都能充满电,相比传统采用电池直接并联的设计方式,可以最大程度地提升电池组的整体充电量,延长电子产品的续航时间。
[0026]为了控制开关电路2至开关电路N能够在前一块电池充满电后再行导通,本实施例在电源电路中设置N-1路比较电路,如图1所示,定义为比较电路1、比较电路2、……、比较电路N-1。将N-1路比较电路与除开关电路1以外的其他N-1路开关电路一一对应连接,分别对所述的N-1路开关电路进行通断控制。具体来讲,可以根据电池1充满电时对应的电池电压VBAT_1事先确定一个合适的第一参考电压Vref_l,利用比较电路1检测电池1的正极电压,所述正极电压即等于电池电压VBAT_1 (以下用VBAT_1表示电池1的正极电压)。当电池1的正极电压VBAT_1经分压后得到的分压值小于所述的第一参考电压Vref_l时,认为电池1还未充满电,比较电路1输出无效的开关信号ON/OFF_l (例如低电平信号)至开关电路2,控制开关电路2维持关断状态,此时,电池2处于不充电也不放电的状态,可以直接利用外部的充电电源为电子产品中的用电负载供电。当电池1充电一段时间后,其正极电压VBAT_1经分压后得到的分压值大于等于所述的第一参考电压Vref_l时,认为电池1已充满电,比较电路1输出有效的开关信号ON/OFF_l (例如高电平信号)至开关电路2,控制开关电路2导通,连通电池2的充电回路,使充电电源开始为电池2充电。此时,用电负载所需的工作电源可以仍由外部的充电电源提供。同理,根据电池2、电池3、……、电池N-1充满电时所对应的电池电压VBAT_2、VBAT_3、……VBAT_N_1,分别预先确定与之对应的合适的参考电压Vref_2、Vref_3、......、Vref_N_l。通过比较电路2检测电池2的正极电压VBAT_2,结合参考电压Vref_2判断电池2是否充满电,并在检测到电池2充满电时,控制开关电路3导通,使充电电源为电池3充电。以此类推,直到比较电路N-1检测到电池N-1充满电后,控制开关电路N导通,利用充电电源为电池N充电,直到N块电池都充满电,由此实现了 N块电池依次顺序充电的控制过程。
[0027]作为本实施例的一种优选电路设计方案,所述比较电路可以采用比较器配合简单的外围电路设计而成,所述开关电路可以采用一颗N沟道MOS管和一颗P沟道MOS管连接而成。以电子产品中设置有两块电池Jl、J2为例,对本实施例的比较电路和开关电路的具体组建结构进行详细说明,参见图2所示。
[0028]图2中,P沟道MOS管Q1配合N沟道MOS管Q2构成第一开关电路,连接在第一块电池J1的充电回路中。具体来讲,可以将P沟道MOS管Q1的源极和漏极并联在防反偏二极管D1的两端,利用P沟道MOS管Q1的漏极和防反偏二极管D1的阳极连接第一块电池J1的正极,将P沟道MOS管Q1的源极和防反偏二极管D1的阴极连接至充放电接口 VBAT,P沟道MOS管Q1的栅极一路通过限流电阻R2连接至所述的充放电接口 VBAT,另一路连接N沟道MOS管Q2的漏极。将所述N沟道MOS管Q2的源极接地,栅极连接电子产品的充电接口VBUS,或者将通过电子产品的充电接口 VBUS引入的充电电源利用电阻R3和电阻R4分压后,再施加到所述N沟道MOS管Q2的栅极。
[0029]同理,采用P沟道MOS管Q3配合N沟道MOS管Q4构成第二开关电路,连接在第二块电池J2的充电回路中。具体来讲,可以将P沟道MOS管Q3的源极和漏极并联在防反偏二极管D2的两端,其中,P沟道MOS管Q3的漏极和防反偏二极管D2的阳极连接第二块电池Jl的正极,P沟道MOS管Q3的源极和防反偏二极管D2的阴极连接至充放电接口 VBAT,P沟道MOS管Q3的栅极一路通过限流电阻Rl连接至所述的充放电接口 VBAT,另一路连接N沟道MOS管Q4的漏极。将所述N沟道MOS管Q4的源极接地,栅极连接比较电路,接收比较电路输出的开关信号。
[0030]在本实施例的比较电路中设置有一比较器Ul,将所述比较器Ul的同相输入端+连接至第一电阻分压网络的分压节点,利用第一电阻分压网络对第一块电池Jl的正极电压VBAT_1进行分压;将所述比较器Ul的反相输入端-连接至第二电阻分压网络的分压节点,利用第二电阻分压网络对一直流电源VCC进行分压后,得到第一参考电压Vref_l。在本实施例中,可以采用电阻R8、R9连接形成第一电阻分压网络,连接在第一块电池Jl的正极与系统地之间;采用电阻R6、R7连接形成第二电阻分压网络,连接在直流电源VCC与系统地之间。配置分压电阻R6、R7以及分压电阻R8、R9的阻值,使第一块电池Jl的正极电压VBAT_1仅在第一块电池Jl充满电时,其在电阻R8、R9的中间节点处所形成的分压值大于直流电源VCC在电阻R6、R7的中间节点处所形成的第一参考电压Vref_l。
[0031]在本实施例中,可以设定每一块电池在充电到达其满容量的90%以上时即认为充满电,根据第一块电池Jl在充电到达其满容量的90%时所对应的正极电压VBAT_1经分压电阻R8、R8所形成的分压值来确定第一参考电压Vref_l的幅值,进而根据直流电源VCC的电压值配置分压电阻R6、R7的阻值,使直流电源VCC经分压电阻R6、R7分压后所形成的分压值刚好等于所确定出的第一参考电压Vref_l的幅值。由此便可实现电源电路对电池Jl是否充满电的自动检测和识别。
[0032]图2中,连接在比较器Ul的反相输入端-与系统地之间的旁路电容Cl可以滤除干扰,起到使第一参考电压Vref_l稳定的作用。
[0033]在本实施例中,所述直流电源VCC可以米用在电子产品内部设置一个稳压电路,利用传输至用电负载的供电电压(所述供电电压可能由电池提供,也可能由外部输入的充电电源提供)经所述稳压电路进行稳压转换的方式生成,例如通过稳压电路转换生成的3.0V直流电压。同时,利用所述直流电源VCC为比较器UI供电,并通过上拉电阻R5连接至比较器Ul的输出端,将比较器Ul的输出端通过限流电阻R4连接至N沟道MOS管Q2的栅极,对N沟道MOS管Q2进行通断控制。将所述直流电源VCC通过旁路电容C2接地,利用电容C2的滤波作用可以使直流电源VCC更加稳定,以提升整个电源电路工作的稳定性。
[0034]图2所示电源电路的工作原理是:当电子产品没有外接充电电源时,利用电池J1、J2输出供电电压为电子产品内部的用电负载供电。当电池Jl的输出电压大于电池J2的输出电压时,防反偏二极管Dl导通,防反偏二极管D2反向截止,由于防反偏二极管D2的存在,可以保证电池Jl的电压不会倒灌为电池J2充电,此时,用电负载所需的供电电压全由电池Jl提供。当电池Jl的输出电压降低到与电池J2的输出电压相等时,二极管Dl、D2导通,利用两块电池J1、J2为用电负载供电。反之,当电池J2的输出电压大于电池Jl的输出电压时,二极
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