一種電源電路及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電源電路及其控制方法，所述電源電路包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，還包括超級電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開關(guān)（S1）后與超級電容的正極連接，所述超級電容的負極連接第三電子開關(guān)（S3）后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開關(guān)（S2）后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號傳輸端子連接。本發(fā)明的電源電路控制不同開關(guān)動作以切換超級電容不同的工作狀態(tài)，超級電容自身的蓄能功能極大的提高了電源系統(tǒng)的能量密度。
【專利說明】一種電源電路及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，是涉及一種電源電路及其供電控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品的小型化，其對電源系統(tǒng)具有體積小，容量大的要求，目前的電源系統(tǒng)一般僅包含充電電池，雖然目前有的鋰電池已能達到2000毫安時的容量，不僅增加成本，由于其物理特性，很難大幅提高電池的能量密度，而且如此容量仍不能滿足系統(tǒng)對電源大容量的需求，基于此，如何提高電源系統(tǒng)的能量密度，從而滿足電子產(chǎn)品對電源系統(tǒng)的需求，是本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電源系統(tǒng)能量密度低，容量小的問題，提出了一種電源電路，
能量密度高。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種電源電路，包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，還包括超級電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開關(guān)(S1)后與超級電容的正極連接，所述超級電容的負極連接第三電子開關(guān)(S3 )后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開關(guān)(S2)后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號傳輸端子連接，所述第一電子開關(guān)(S1)、第二電子開關(guān)(S2)、第三電子開關(guān)(S3)分別接收所述控制器發(fā)送的控制信號。
[0005]進一步的，所述第一電子開關(guān)(S1)與所述超級電容的正極之間還連接有倍壓電路，所述倍壓電路同時接收所述控制器發(fā)送的控制信號。
[0006]又進一步的，所述超級電容的負極另外一路還通過連接第四開關(guān)(S4)后與負載的電壓輸入端連接，所述第四開關(guān)(S4)接收所述控制器發(fā)送的控制信號。
[0007]再進一步的，所述的充電接口為USB接口或者適配器接口。
[0008]基于上述的一種電源電路，本發(fā)明同時提出了一種電源電路控制方法，包括以下步驟:
充電過程:控制器檢測充電電流，并根據(jù)充電電流大小控制為電池充電或者為超級電容充電；
放電過程:控制器檢測電池電壓和負載電流，并判斷電池是否能夠為負載供電，若是，則控制電池為負載供電的供電回路導通，否則，則控制超級電容為負載供電的回路導通。
[0009]進一步的，在所述充電過程中，包括以下步驟:
控制器檢測充電電流，當充電電流大于閾值Λ II時，控制充電接口與電池的連接電路導通，通過充電接口為電池充電，否則，控制充電接口與超級電容的連接電路導通，通過充電接口為超級電容充電，當超級電容的電壓達到閾值Λ VI時，控制超級電容與電池的連接電路導通,通過超級電容為電池充電。
[0010] 進一步的，在所述充電過程中，通過充電接口為電池充電時，還包括檢測電池電量是否充滿的步驟，若電池已經(jīng)充滿，以及此時充電接口未與電源斷開連接，則控制器控制斷開充電接口與電池的連接電路，同時控制充電接口與超級電容的連接電路導通，為超級電容充電。
[0011 ] 進一步的，在所述充電接口與超級電容之間還設(shè)置有倍壓電路，在為超級電容充電過程中，所述倍壓電路將輸入電壓按整數(shù)倍升壓后為所述超級電容充電。
[0012]優(yōu)選的，在所述放電過程中，控制器檢測電池電壓和負載電流，若滿足電池電壓大于閾值Λ V2以及負載電流小于閾值Λ 12，則控制電池為負載供電的供電回路導通，否則，則控制超級電容為負載供電的供電回路導通。
[0013]又進一步的，在所述放電過程中，當電池為負載供電的供電回路導通，電池為負載供電過程中，電池的電量降低至閾值Λ V2時，控制器控制超級電容與電池的連接電路導通，通過超級電容為電池充電。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明的電源電路設(shè)置有超級電容，控制不同開關(guān)動作以切換超級電容不同的工作狀態(tài)，超級電容自身的蓄能功能極大的提高了電源系統(tǒng)的能量密度，而且超級電容在電路中既可以作為電池的備用電源，當電池沒電時可以為電池充電，以及當外部充電電源充電電流小，電源持續(xù)性不強時，超級電容在電路中還能夠起到積累電能的作用，積累到一定程度由超級電容為電池充電，以實現(xiàn)電池的快速充電，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0015]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明所提出的電源電路的一種實施例原理方框圖。

【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]實施例一，本實施例提出了一種電源電路，如圖1所示，包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，還包括超級電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開關(guān)S1后與超級電容的正極連接，所述超級電容的負極連接第三電子開關(guān)S3后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開關(guān)S2后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號傳輸端子連接，所述第一電子開關(guān)S1、第二電子開關(guān)S2、第三電子開關(guān)S3分別接收所述控制器發(fā)送的控制信號。本實施例的電源電路的工作原理是:通過設(shè)置超級電容，并通過在電路中設(shè)置多個電控開關(guān)組成不同的充放電回路，可以適合不同工作狀態(tài)下的充放電需要，超級電容具有極大的蓄電能力，可以極大提高電源電路的能量密度，當電池沒電時超級電容能夠為電池充電，以及當外部充電電源充電電流較小時，超級電容在電路中起到積累電能的作用，積累到一定程度由超級電容為電池充電，以實現(xiàn)電池的快速充電，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0020]具體的，在充電時，當USB充電設(shè)備或者適配器插入充電接口時，第一電子開關(guān)S1斷開，第二電子開關(guān)S2閉合，使充電設(shè)備通過充電管理芯片對電池進行充電，當采用充電電流較小的充電設(shè)備時，如太陽能電池板，由于太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率不是太高，充電電流較小，此時控制器會控制斷開第二電子開關(guān)S2，閉合第一電子開關(guān)S1，充電設(shè)備通過充電接口為超級電容充電，當超級電容的電量達到閾值時，控制器控制閉合第三電子開關(guān)S3，此時超級電容對電池進行充電，以實現(xiàn)電池的快速充電過程，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0021]作為一個優(yōu)選的實施例，所述第一電子開關(guān)S1與所述超級電容的正極之間還連接有倍壓電路，所述倍壓電路同時接收所述控制器發(fā)送的控制信號。倍壓電路在本實施例的電源電路中起到升壓以及轉(zhuǎn)換作用，將充電設(shè)備輸入的交流電壓進行整數(shù)倍升壓以及轉(zhuǎn)換為直流電壓后為超級電容充電，提高超級電容的充電效率，控制器可以控制倍壓電路的工作狀態(tài)，以合適的電壓與電流對超級電容進行充電。
[0022]放電時，當負載電流過大，電池無法滿足為負載供電時，本實施例的超級電容還可以作為供電設(shè)備，直接為負載供電，如圖1所示，所述超級電容的負極另外一路還通過連接第四開關(guān)S4后與負載的電壓輸入端連接，所述第四開關(guān)S4接收所述控制器發(fā)送的控制信號。在放電時，可以根據(jù)電池的電量情況選擇電池為負載供電還是超級電容為負載供電，第四電子開關(guān)S4為常開開關(guān)，當超級電容為負載供電時，第四電子開關(guān)S4閉合。
[0023]其中，本實施例的電源電路中的充電接口可以為USB接口、適配器接口或者太陽能電池板的充電接口。
[0024]實施例二，基于實施例一中的一種電源電路，本實施例提出了一種電源電路控制方法，電路系統(tǒng)原理圖可以如圖1所示，本實施例的電源電路管理方法包括以下步驟:
充電過程:控制器檢測充電電流，并根據(jù)充電電流大小控制為電池充電或者為超級電容充電；
放電過程:控制器檢測電池電壓和負載電流，并判斷電池是否能夠為負載供電，若是，則控制電池為負載供電的供電回路導通，否則，則控制超級電容為負載供電的供電回路導通。
[0025]進一步的，在所述充電過程中，包括以下步驟:
控制器檢測充電電流，當充電電流大于閾值Λ II時，控制充電接口與電池的連接電路導通，通過充電接口為電池充電，否則，控制充電接口與超級電容的連接電路導通，通過充電接口為超級電容充電，當超級電容的電壓達到閾值Λ VI時，控制超級電容與電池的連接電路導通,通過超級電容為電池充電。
[0026]比如，USB充電設(shè)備以及適配器充電設(shè)備的充電電流較大，而且電流值波動比較穩(wěn)定，優(yōu)先為電池充電，結(jié)合圖1所示，在充電時，當檢測到USB充電設(shè)備或者適配器插入充電接口時，第一電子開關(guān)S1斷開,第二電子開關(guān)S2閉合,使充電設(shè)備通過充電管理芯片對電池進行充電，當采用充電電流較小的充電設(shè)備時，如太陽能電池板，由于太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率不是太高，充電電流較小，此時控制器會控制斷開第二電子開關(guān)S2，閉合第一電子開關(guān)S1，充電設(shè)備通過充電接口為超級電容充電，當超級電容的電量達到閾值時，控制器控制閉合第三電子開關(guān)S3，此時超級電容對電池進行充電，以實現(xiàn)電池的快速充電過程，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0027]作為一個優(yōu)選實施例，在所述充電過程中，若符合優(yōu)先為電池充電的條件，通過充電接口為電池充電時，還包括檢測電池電量是否充滿的步驟，若電池已經(jīng)充滿，以及此時充電接口未與電源斷開連接，則控制器控制斷開充電接口與電池的連接電路，同時控制充電接口與超級電容的連接電路導通，為超級電容充電。通過繼續(xù)為超級電容充電，在放電時，超級電容不僅可以作為備用供電設(shè)備，直接為負載供電，而且可以當電池電量不足時為電池進行充電，增大了電源電路的蓄電能力，提高電源電路的能量密度。
[0028]在為超級電容充電時，為了提高超級電容的充電效率，以及控制以合適的電壓與電流對超級電容進行充電，在所述充電接口與超級電容之間還設(shè)置有倍壓電路，在為超級電容充電過程中，所述倍壓電路將輸入電壓按整數(shù)倍升壓后為所述超級電容充電，所述倍壓電路接收控制器發(fā)送的控制信號，由其進行控制。
[0029]當負載電流過大，電池無法滿足為負載供電時，本實施例的超級電容還可以作為供電設(shè)備，直接為負載供電，如圖1所示，所述超級電容的負極另外一路還通過連接第四開關(guān)S4后與負載的電壓輸入端連接，在所述放電過程中，控制器檢測電池電壓和負載電流，若滿足電池電壓大于閾值Λ V2以及負載電流小于閾值Λ 12,此時電池能夠滿足為負載供電，優(yōu)先選擇由電池供電，則控制電池為負載供電的供電回路導通，以及同時控制超級電容的供電回路斷開，也即控制器控制第四電子開關(guān)S4斷開，否則，當不滿足上述條件時，由超級電容為負載供電，控制超級電容為負載供電的回路導通，也即控制器控制第四電子開關(guān)S4導通。
[0030]在所述放電過程中，當電池為負載供電的供電回路導通，電池為負載供電過程中，電池的電量降低至閾值Λ V2時，控制器控制超級電容與電池的連接電路導通，即閉合S3，斷開S4，通過超級電容為電池充電，此時，超級電容將電能轉(zhuǎn)接到電池中，超級電容扮演備用電源的角色。
[0031]當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電源電路，包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，其特征在于，還包括超級電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開關(guān)(Si)后與超級電容的正極連接，所述超級電容的負極連接第三電子開關(guān)(S3)后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開關(guān)(S2)后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號傳輸端子連接，所述第一電子開關(guān)(SI)、第二電子開關(guān)(S2)、第三電子開關(guān)(S3)分別接收所述控制器發(fā)送的控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述第一電子開關(guān)(SI)與所述超級電容的正極之間還連接有倍壓電路，所述倍壓電路同時接收所述控制器發(fā)送的控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源電路，其特征在于，所述超級電容的負極另外一路還通過連接第四開關(guān)(S4)后與負載的電壓輸入端連接，所述第四開關(guān)(S4)接收所述控制器發(fā)送的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源電路，其特征在于，所述的充電接口為USB接口或者適配器接口。
5.一種電源電路控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 充電過程:控制器檢測充電電流，并根據(jù)充電電流大小控制為電池充電或者為超級電容充電； 放電過程:控制器檢測電池電壓和負載電流，并判斷電池是否能夠為負載供電，若是，則控制電池為負載供電的供電回路導通，否則，則控制超級電容為負載供電的回路導通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述充電過程中，包括以下步驟: 控制器檢測充電電流，當充電電流大于閾值Λ Il時，控制充電接口與電池的連接電路導通，通過充電接口為電池充電，否則，控制充電接口與超級電容的連接電路導通，通過充電接口為超級電容充電，當超級電容的電壓達到閾值Λ Vl時，控制超級電容與電池的連接電路導通,通過超級電容為電池充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述充電過程中，通過充電接口為電池充電時，還包括檢測電池電量是否充滿的步驟，若電池已經(jīng)充滿，以及此時充電接口未與電源斷開連接，則控制器控制斷開充電接口與電池的連接電路，同時控制充電接口與超級電容的連接電路導通，為超級電容充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述充電接口與超級電容之間還設(shè)置有倍壓電路，在為超級電容充電過程中，所述倍壓電路將輸入電壓按整數(shù)倍升壓后為所述超級電容充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述放電過程中，控制器檢測電池電壓和負載電流，若滿足電池電壓大于閾值Λ V2以及負載電流小于閾值Λ 12，則控制電池為負載供電的供電回路導通，否則，則控制超級電容為負載供電的供電回路導通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述放電過程中，當電池為負載供電的供電回路導通，電池為負載供電過程中，電池的電量降低至閾值Λ V2時，控制器控制超級電容與電池的連接電路導通，通過超級電容為電池充電。
【文檔編號】H01M10/44GK104300605SQ201410523670
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】王平平, 孔曉麗 申請人:青島歌爾聲學科技有限公司