專利名稱：一種供電電源切換及電池保護(hù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用外接電源和電池供電設(shè)備中，兩種供電電源的互相切換，特別是涉及在外接電源供電時，防止對電池的過放及過充保護(hù)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著移動設(shè)備向小型化、多功能化的發(fā)展，電池技術(shù)也得到了長足的進(jìn)步，目前，大容量小體積電池作為手持和移動設(shè)備的輔助電力供應(yīng)已經(jīng)普及應(yīng)用。即便如此，許多情況下，電池成本仍然占據(jù)整個設(shè)備較大比例，對電池嚴(yán)格管理以延長電池壽命，因而延長電池供電時間成為電源管理中的一個必備環(huán)節(jié)。
在很多車載、手持等移動設(shè)備以及有不間斷供電要求的設(shè)備中，要求電源電路能夠提供自動切換功能，即在有外接電源供電條件時，切換到外接電源供電，并能在檢測到電池電量不足時啟動充電，以保證電池具備充足的電能，避免在需要使用電池時電池未處于飽和狀態(tài)。在外接電源供電停止時，能自動切換至電池供電，而這一切換過程不應(yīng)造成設(shè)備的斷電或復(fù)位、丟失數(shù)據(jù)等異?，F(xiàn)象。
目前，有很多廠家提供高效率的電源管理電路，其主要管理功能專注于對電池充電的控制，對于外接電源供電條件下電池的防過充及防過放未給出完善解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種供電電源切換及電池保護(hù)的方法及裝置，用于解決在有外接電源的情況下保護(hù)電池電量并防止過充，失去外接電源時能夠不間斷切換至電池供電的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種供電電源切換及電池保護(hù)的方法，適用于移動或手持設(shè)備系統(tǒng)，其中，在電池電源供電支路上增加一電池開關(guān)，通過控制電池開關(guān)的通/斷實(shí)現(xiàn)在外接電源與電池電源之間的切換及控制所述電池電源的充放電狀態(tài)。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其中，當(dāng)采用場效應(yīng)管作為電池開關(guān)時，具體包括步驟21，所述場效應(yīng)管的柵極通過一用于檢測所述外接電源工作正常性的電阻與所述外接電源或其控制信號連接，并由一開關(guān)三極管控制，該開關(guān)三極管又由負(fù)責(zé)管理電源的微處理器控制；步驟22，在無外接電源接入時，開啟所述場效應(yīng)管，由所述電池電源供應(yīng)系統(tǒng)工作；在有外接電源接入時，由所述外接電源供應(yīng)系統(tǒng)工作，并通過檢測所述電池電源的電壓決定是否對所述電池電源進(jìn)行充電，若所述電池電源電量不足，則開啟所述場效應(yīng)管對所述電池電源充電，并在所述電池電源充電完畢后，關(guān)閉所述場效應(yīng)管。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其中，通過比較器或模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測所述電池電源的電壓。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其中，當(dāng)所述外接電源工作正常時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極上拉至高電平，所述場效應(yīng)管關(guān)閉；當(dāng)所述外接電源斷開時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極下拉至低電平，所述場效應(yīng)管開啟。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其中，所述場效應(yīng)管為P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，適用于移動或手持設(shè)備系統(tǒng)，包括外接電源、電池電源、電源管理芯片及與其連接的穩(wěn)壓穩(wěn)流電路，所述電源管理芯片用于向系統(tǒng)提供電源及監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流電路用于向系統(tǒng)提供基本電源及對所述電池電源在電量不足時進(jìn)行充電，其中，該裝置還包括一電池開關(guān)，其通過一用于檢測所述外接電源工作正常性的電阻連接至所述外接電源，用于在外接電源與電池電源之間切換；一處理控制電路，連接所述電源管理芯片，用于根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)控制所述電池開關(guān)的開啟或關(guān)閉。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其中，當(dāng)采用場效應(yīng)管作為電池開關(guān)時，在無外接電源接入時，所述處理控制電路開啟所述場效應(yīng)管，由所述電池電源供應(yīng)系統(tǒng)工作；在有外接電源接入時，由所述外接電源供應(yīng)系統(tǒng)工作，并通過檢測所述電池電源的電壓決定是否對所述電池電源進(jìn)行充電，若所述電池電源電量不足，則所述處理控制電路開啟所述場效應(yīng)管，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流電路對所述電池電源充電，并在所述電池電源充電完畢后，所述處理控制電路關(guān)閉所述場效應(yīng)管。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其中，通過比較器或模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測所述電池電源的電壓。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其中，當(dāng)所述外接電源工作正常時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極上拉至高電平，所述處理控制電路關(guān)閉所述場效應(yīng)管；當(dāng)所述外接電源斷開時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極下拉至低電平，所述處理控制電路開啟所述場效應(yīng)管。
所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其中，所述場效應(yīng)管為P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明提出了的電池保護(hù)及外接電源與電池供電切換的方法及裝置，通過控制電池開關(guān)實(shí)現(xiàn)在外接電源和電池之間切換，以適應(yīng)系統(tǒng)不同的工作狀態(tài)。同時對電池的充放電進(jìn)行保護(hù)，一方面防止了在電池充滿后繼續(xù)充電以損壞電池，另一方面防止了在外接電源供電期間電池也對系統(tǒng)供電，影響電池獨(dú)立工作的時間。此外，延長了電池使用壽命及電池供電工作時間。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1是本發(fā)明的電源切換及電池保護(hù)裝置圖；圖2是本發(fā)明的電源切換及電池保護(hù)控制邏輯圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在外接電源供電和電池供電之間切換，并且對電池進(jìn)行防過放及過充的方法及裝置，解決在有外接電源的情況下保護(hù)電池電量并防止過充，失去外接電源時能夠不間斷切換至電池供電的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種電池開關(guān)的方法，包括如下步驟步驟一，在電池供電支路上增加一個FET(Field Effect Transistor，場效應(yīng)管)管。FET管的柵極通過電阻與外接電源(或該電源控制的信號)連接并通過開關(guān)三極管進(jìn)行控制，開關(guān)三極管基極由系統(tǒng)負(fù)責(zé)電源管理的MCU(Microcontroller Uint，微處理器)控制(若系統(tǒng)電源管理完全由硬件實(shí)現(xiàn)，則可由硬件邏輯產(chǎn)生該控制信號)。
步驟二，在無外接電源供電時，F(xiàn)ET管的柵極控制FET管打開，由電池供應(yīng)系統(tǒng)工作；步驟三，外接電源接入時，系統(tǒng)檢測電池電壓，若電量不足，打開FET管，此時由充電管理對電池進(jìn)行充電。電池充滿后，關(guān)閉FET管，以防止電池過充。關(guān)閉FET管的另一個作用是為了防止在外接電源工作期間電池也向系統(tǒng)放電，保證電池總是處于充滿狀態(tài)。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
在本發(fā)明中，不討論電源管理芯片的具體工作原理，甚至可以不需要電源管理芯片，完全由分立元件搭建電路實(shí)現(xiàn)電源管理的功能，只是假定電源管理部分完成了對外接電源的穩(wěn)壓穩(wěn)流功能，輸出系統(tǒng)中使用的各路供電，對于電池開關(guān)的控制也不一定由處理器完成，只要電池充滿后電路能產(chǎn)生一個信號，即可用來控制電池開關(guān)。
如圖1所示是本發(fā)明的電源切換及電池保護(hù)的裝置圖，本發(fā)明的電源管理芯片101連接在穩(wěn)壓穩(wěn)流電路102和處理器或監(jiān)控電路104之間，電池開關(guān)103串接在電池與充放電回路中。以下將對各模塊進(jìn)行詳細(xì)說明。
1、電源管理芯片10111)，由于現(xiàn)代設(shè)備，尤其是智能設(shè)備、手持設(shè)備等供電要求復(fù)雜，處理器核心電壓、IO電壓、顯示部分供電各不相同。有些設(shè)計還要求關(guān)機(jī)后提供仍需要工作部分的電壓，因此采用電源管理芯片101可以簡化設(shè)計，以提高可靠性。
12)，電源管理芯片101負(fù)責(zé)向整個設(shè)備提供電源，并對各路電源進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)設(shè)計要求處理開、關(guān)機(jī)流程及開機(jī)上電順序等。
13)，對于功能較為完善的電源管理芯片101，可以與104處理器部分通訊，104處理器部分可獲知當(dāng)前工作狀態(tài)，并向電源管理芯片101發(fā)送命令。
14)，如果系統(tǒng)供電非常簡單，也可不使用專用的電源管理芯片101，而由簡單的分立元件實(shí)現(xiàn)控制邏輯關(guān)系。
2、穩(wěn)壓穩(wěn)流電路102其提供系統(tǒng)工作的基本電源，其他各路電源均由此基本電源獲得，因?yàn)樵摶倦娫从糜陔姵爻潆?，同時在外接電源斷開后，電池供電也進(jìn)入這一路，所以一般設(shè)計應(yīng)選取與電池電壓相近的輸出范圍。
3、電池開關(guān)10331)，圖1中使用P溝道MOSFET(Fetal-oxide semiconductor Field EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)管作為電池開關(guān)103，這樣控制信號的極性與器件特性相同，可簡化電路；同時由于MOSFET管103內(nèi)的寄生二極管的作用，可以加快在外接電源斷開時電池切入供電的速度，提高系統(tǒng)可靠性及可用性。
MOSFET管103的柵極通過電阻105與外接電源(或外接電源所控制的信號)連接，并通過開關(guān)三極管106進(jìn)行控制，開關(guān)三極管106的基極由系統(tǒng)負(fù)責(zé)電源管理的MCU(Microcontroller Uint，微處理器)，即處理器或監(jiān)控電路104控制，若系統(tǒng)電源管理完全由硬件實(shí)現(xiàn)，則可由硬件邏輯產(chǎn)生該控制信號。其中，電阻107為開關(guān)三極管106正常工作時的基極限流電阻，當(dāng)開關(guān)三極管106為場效應(yīng)管時，電阻107可以省略。
32)，若有特別要求，也可采用其他類型功率管或繼電器等開關(guān)電路作為電池開關(guān)103，對電池開關(guān)103的選擇要求其開關(guān)速度必須足夠快，以保證在外接電源電壓跌落至不能滿足系統(tǒng)工作條件時能夠及時打開電池供電。同時因?yàn)樵撾姵亻_關(guān)103在電池供電期間一直串接在供電回路中，須注意使電池開關(guān)103閉合時導(dǎo)通電阻盡可能的小，關(guān)斷時漏電流盡可能的少，為保證電池供電的工作時間，保持電池開關(guān)103打開的電路部分應(yīng)消耗很少的電流。
如圖2所示是本發(fā)明的電源切換及電池保護(hù)控制邏輯圖，并參閱圖1步驟201，通過MOSFET管103接到外接電源上的電阻105檢測外接電源是否正常，若外接電源正常時，電阻105將MOSFET管103的柵極上拉至高電平，MOSFET管103默認(rèn)處于關(guān)閉狀態(tài)，由外接電源供電，并執(zhí)行步驟202；若外接電源不正常時，則執(zhí)行步驟205；步驟202，通過比較器或A/D轉(zhuǎn)換器檢測電池電壓來判斷電池充電是否結(jié)束，若電池處于充滿狀態(tài)，則充電結(jié)束條件成立，電池充電結(jié)束，則執(zhí)行步驟203；若電池處于尚未充滿，則充電結(jié)束條件不成立，電池充電未結(jié)束，則執(zhí)行步驟204；步驟203，由處理器或監(jiān)控電路104關(guān)閉電池開關(guān)103以保護(hù)電池；步驟204，由處理器或監(jiān)控電路104打開電池開關(guān)103，由穩(wěn)壓穩(wěn)流電路102為電池充電。
在所述步驟203、204執(zhí)行完畢后轉(zhuǎn)步驟201，以進(jìn)行下一輪判斷。
步驟205，當(dāng)外接電源斷開不能正常工作時，MOSFET管103的柵極電阻相當(dāng)于通過穩(wěn)壓穩(wěn)流電路102的負(fù)載接地，將MOSFET管103的柵極下拉至低電平，打開電池開關(guān)103，完成外接電源向電池供電的切換。
在所述步驟205執(zhí)行完畢后轉(zhuǎn)步驟201，以便在外接電源正常時切換到外接電源供電。
本發(fā)明方法是一種有效的解決有多重方式供電要求的供電電源切換以及對電池的保護(hù)方法，該方法不依賴于特有的電源管理技術(shù)，而是以電池開關(guān)的方式，通過在不同狀態(tài)下對電池開關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)供電電源的切換及電池保護(hù)。本方法可以結(jié)合基于電源管理芯片和微處理器控制的方法，使得在不增加較多成本和復(fù)雜的電路設(shè)計條件下，完成快速、準(zhǔn)確地控制電池開關(guān)，以達(dá)到延長電池使用壽命的目的，可廣泛應(yīng)用于移動和手持設(shè)備。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種供電電源切換及電池保擴(kuò)的方法，適用于移動或手持設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，在電池電源供電支路上增加一電池開關(guān)，通過控制電池開關(guān)的通/斷實(shí)現(xiàn)在外接電源與電池電源之間的切換及控制所述電池電源的充放電狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其特征在于，當(dāng)采用場效應(yīng)管作為電池開關(guān)時，具體包括步驟21，所述場效應(yīng)管的柵極通過一用于檢測所述外接電源工作正常性的電阻與所述外接電源或其控制信號連接，并由一開關(guān)三極管控制，該開關(guān)三極管又由負(fù)責(zé)管理電源的微處理器控制；步驟22，在無外接電源接入時，開啟所述場效應(yīng)管，由所述電池電源供應(yīng)系統(tǒng)工作；在有外接電源接入時，由所述外接電源供應(yīng)系統(tǒng)工作，并通過檢測所述電池電源的電壓決定是否對所述電池電源進(jìn)行充電，若所述電池電源電量不足，則開啟所述場效應(yīng)管對所述電池電源充電，并在所述電池電源充電完畢后，關(guān)閉所述場效應(yīng)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其特征在于，通過比較器或模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測所述電池電源的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其特征在于，當(dāng)所述外接電源工作正常時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極上拉至高電平，所述場效應(yīng)管關(guān)閉；當(dāng)所述外接電源斷開時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極下拉至低電平，所述場效應(yīng)管開啟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的供電電源切換及電池保護(hù)的方法，其特征在于，所述場效應(yīng)管為P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
6.一種供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，適用于移動或手持設(shè)備系統(tǒng)，包括外接電源、電池電源、電源管理芯片及與其連接的穩(wěn)壓穩(wěn)流電路，所述電源管理芯片用于向系統(tǒng)提供電源及監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流電路用于向系統(tǒng)提供基本電源及對所述電池電源在電量不足時進(jìn)行充電，其特征在于，還包括一電池開關(guān)，其通過一用于檢測所述外接電源工作正常性的電阻連接至所述外接電源，用于在外接電源與電池電源之間切換；一處理控制電路，連接所述電源管理芯片，用于根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)控制所述電池開關(guān)的開啟或關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其特征在于，當(dāng)采用場效應(yīng)管作為電池開關(guān)時，在無外接電源接入時，所述處理控制電路開啟所述場效應(yīng)管，由所述電池電源供應(yīng)系統(tǒng)工作；在有外接電源接入時，由所述外接電源供應(yīng)系統(tǒng)工作，并通過檢測所述電池電源的電壓決定是否對所述電池電源進(jìn)行充電，若所述電池電源電量不足，則所述處理控制電路開啟所述場效應(yīng)管，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流電路對所述電池電源充電，并在所述電池電源充電完畢后，所述處理控制電路關(guān)閉所述場效應(yīng)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其特征在于，通過比較器或模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測所述電池電源的電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其特征在于，當(dāng)所述外接電源工作正常時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極上拉至高電平，所述處理控制電路關(guān)閉所述場效應(yīng)管；當(dāng)所述外接電源斷開時，所述電阻將所述場效應(yīng)管的柵極下拉至低電平，所述處理控制電路開啟所述場效應(yīng)管。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的供電電源切換及電池保護(hù)的裝置，其特征在于，所述場效應(yīng)管為P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種供電電源切換及電池保護(hù)的方法及其裝置，適用于移動或手持設(shè)備系統(tǒng)，其中該方法包括在電池電源供電支路上增加一電池開關(guān)，通過控制電池開關(guān)的通/斷實(shí)現(xiàn)在外接電源與電池電源之間的切換及控制所述電池電源的充放電狀態(tài)。本發(fā)明提出的供電電源切換及電池保護(hù)的方法及裝置，能溝通過控制電池開關(guān)實(shí)現(xiàn)在外接電源和電池之間切換，以適應(yīng)系統(tǒng)不同的工作狀態(tài)。同時對電池的充放電進(jìn)行保護(hù)，一方面防止了在電池充滿后繼續(xù)充電以損壞電池，另一方面防止了在外接電源供電期間電池也對系統(tǒng)供電，影響電池獨(dú)立工作的時間。此外，延長了電池使用壽命及電池供電工作時間。
文檔編號H02J9/06GK1960110SQ200510086749
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者左程, 劉文斌, 郝兵兵 申請人:中興通訊股份有限公司