CN102340169A - 双电池供电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双电池供电电路，包括适配器和两电池，该双电池供电电路还包括：充电控制电路，用于分别控制对两电池的充电以及两电池间的充电切换；供电控制电路，用于分别控制两电池对负载的供电以及两电池间的供电切换；电量比较电路，用于比较两电池电量的高低；其中，该充电控制电路分别和该适配器、电量比较电路以及两电池相连，该电量比较电路分别和两电池相连，该供电控制电路分别和两电池相连。该电路提高MID设备的续航能力，自动选择电量较高的电池为MID设备供电，自动选择为电量较低的电池充电，并且开关管阻断了电池和后端***的供电回路，不会发生电池即充电又放电的情况，提高了电路的安全性，保障了电池的使用寿命。

Description

双电池供电电路
技术领域
本发明涉及一种双电池供电电路，特别是涉及一种用于MID设备的双电池供电电路。
背景技术
随着移动互联网设备，即MID(Mobile Internet Devices)在车载市场，B2C(Business-to-Consumer商家对客户)、C2C(Consumer to Consumer，个人与个人之间的电子商务)电子商务市场，证券投资，数字媒体传播领域的兴起，在不久的将来必将成为消费电子市场的新宠。例如MID平板电脑就是MID***的一个典型应用，从台式机到笔记本，再从笔记本到MID平板电脑，电脑变得越来越便携，人类的工作、生活和学***板电脑仅重420克(含电池)，合上后相当于百元人民币大小，解决笔记本笨重的缺点。对外出旅行、出差的商务人士来说，掌上电脑更便携，可以随身携带，而不觉得有负重感，将成为商务人士必不可少的工具。由于MID***的便携式的特点，电池成为了影响其使用的一大关键因素。
况且MID的应用领域很多，有些应用需要设备具有长久的续航能力，这就要求MID在功耗及电池容量上做深入的研究，以便延长其在移动服务中的使用时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中用于MID设备电池续航能力较短的缺陷，提供一种用于MID设备具有较长续航能力的双电池供电电路。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种双电池供电电路，其包括适配器和两电池，其特点在于，该双电池供电电路还包括：
充电控制电路，用于分别控制对两电池的充电以及两电池间的充电切换；
供电控制电路，用于分别控制两电池对负载的供电以及两电池间的供电切换；
电量比较电路，用于比较两电池电量的高低；
其中，该充电控制电路分别和该适配器、电量比较电路以及两电池相连，该电量比较电路分别和两电池相连，该供电控制电路分别和两电池相连。
优选地，该电量比较电路为一比较器，该比较器的同相输入端和反相输入端分别与两电池相连，该比较器的输出端连接至该充电控制电路的输入端。
优选地，该充电控制电路包括给两电池充电的充电电路以及用于两电池间的充电切换的充电切换电路。
优选地，该充电电路包括一充电管理模块，用于对各电池的充电状态的监测及调整，一D触发器，一选择器以及一与门和多个非门，其中，该充电管理模块的输入端与适配器连接，该充电管理模块的第一输出端与一与门的第一输入端连接，该充电管理模块的第二输出端通过第一非门与该与门的第二输入端连接，该与门的输出端连接至该选择器的选择端，该选择器的第一输入端与该D触发器的触发端连接，该选择器的第二输入端通过一非门与该D触发器的触发端连接，该D触发器的数据端与该比较器的输出端连接。
优选地，该充电切换电路包括第一开关管和第二开关管，该第一开关管的栅极通过一非门与该第二开关管的栅极相连，该第一开关管的源极和第二开关管的源极均与该充电管理模块相连，该第一开关管的漏极和第二开关管的漏极分别与两电池相连。
优选地，该供电控制电路包括两电池分别给负载供电的供电电路以及用于两电池间的供电切换的供电切换电路。
优选地，该供电电路包括第三开关管。
优选地，该供电切换电路包括第四开关管和第五开关管，其中，该第四开关管的栅极和第五开关管的栅极通过一非门相连，该第四开关管的漏极和第五开关管的漏极与该第三开关管的源极相连，该第四开关管的源极和第五开关管的源极分别与两电池相连。
优选地，该双电池供电电路还包括一或门，该或门的输出端连接至该D触发器的上升沿锁存信息端，该或门的第一输入端通过一开关连接至比较器的电源端，该或门的第二输入端和第三输入端分别通过一电阻接地。
优选地，该双电池供电电路还包括一同步降压转换器，该同步降压转换器与该适配器连接，并通过一二极管输出。
本发明的积极进步效果在于：采用双电池的结构以增加MID设备的续航能力，同时供电时自动选择由电量较高的电池为MID设备供电，充电时自动选择为电量较低的电池充电，并且即使适配器***开机时由于开关管的作用阻断了电池和后端***的供电回路，不会发生电池即充电又放电的情况，提高了电路的安全性，保障了电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的双电池供电电路的结构框图。
图2为本发明的双电池供电电路给电池2充电的电路示意图。
图3为本发明的双电池供电电路给电池1充电的电路示意图。
图4为本发明的双电池供电电路给电池1单独供电的电路示意图。
图5为本发明的双电池供电电路给电池2单独供电的电路示意图。
图6为本发明的双电池供电电路给电池2充电适配器供电的电路示意图。
图7为本发明的双电池供电电路给电池1充电适配器供电的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
参考图1，为本发明的双电池供电电路的结构框图。本发明的双电池供电电路，其包括适配器1和两电池31和32，该双电池供电电路还包括：充电控制电路4，用于分别控制对两电池的充电以及两电池间的充电切换；供电控制电路5，用于分别控制两电池对负载的供电以及两电池间的供电切换；电量比较电路2，用于比较两电池电量的高低；其中，该充电控制电路4分别和该适配器1、电量比较电路2以及两电池31、32相连，该电量比较电路2分别和两电池31、32相连，该供电控制电路5分别和两电池31、32相连。参考图2-图3，较佳地，该电量比较电路2为一比较器，该比较器的同相输入端和反相输入端分别与两电池相连，该比较器的输出端连接至该充电控制电路4的输入端。具体地，该充电控制电路4包括给两电池充电的充电电路41以及用于两电池间的充电切换的充电切换电路42。具体地，该供电控制电路5包括两电池分别给负载供电的供电电路51以及用于两电池间的供电切换的供电切换电路52。更具体地，该充电电路41包括一充电管理模块，本实施例中采用BQ24080充电管理芯片，电池充电完成后，其输出管脚STAT1为1，输出管脚STAT2为0，该充电管理模块用于对各电池的充电状态的监测及调整，本领域技术人员也可根据实际需要选择其他芯片，一D触发器，本实施例中选用NC7SZ74K8X的D触发器，管脚CLK为上升沿锁存信息端，一选择器以及一与门和多个非门，本实施例中选择NLS3158作为选择器，其中，该充电管理模块的输入端与适配器1连接，该充电管理模块的第一输出端STAT1与一与门NC7SZ08P5X的第一输入端连接，该充电管理模块的第二输出端STAT2通过第一非门与该与门NC7SZ08P5X的第二输入端连接，该与门NC7SZ08P5X的输出端连接至该选择器的选择端SEL，该选择器的第一输入端I1与该D触发器的触发端Q连接，该选择器的第二输入端I0通过一非门与该D触发器的触发端Q连接，该D触发器的数据端D与该比较器的输出端连接。较佳地，该充电切换电路包括第一开关管MOS1和第二开关管MOS2，该第一开关管的栅极通过一非门与该第二开关管的栅极相连，该第一开关管的源极和第二开关管的源极均与该充电管理模块相连，该第一开关管的漏极和第二开关管的漏极分别与两电池相连。较佳地，该供电电路包括第三开关管MOS5。较佳地，该供电切换电路包括第四开关管MOS3和第五开关管MOS4，其中，该第四开关管的栅极和第五开关管的栅极通过一非门相连，该第四开关管的漏极和第五开关管的漏极与该第三开关管的源极相连，该第四开关管的源极和第五开关管的源极分别与两电池相连。本实施例中的与门NC7SZ08P5X，在电池充电完成后输出高电平，电池未充满时输出低电平。选择器NLS3158，用于选择充电的电池。
较佳地，该双电池供电电路还包括一或门，该或门的输出端连接至该D触发器的上升沿锁存信息端CLK，该或门的第一输入端通过一开关连接至比较器的电源端，该或门的第二输入端和第三输入端分别通过一电阻接地。
更佳地，该双电池供电电路还包括一同步降压转换器DC/DC，该同步降压转换器与该适配器连接，并通过一二极管输出，本实施例中采用型号为MP8708的同步降压转换器，本领域技术人员也可根据需要选择其他公知的同步降压转换器。
参考图2-图5，介绍本发明所述双电池供电电路的工作方式。
1、适配器***，***关机状态，VBAT1＞VBAT2充电回路如图2：
比较器常供电，电池1电量大于电池2，为电池2充电，则节点A＝0为低电平，当***适配器，B点产生上升沿，将A＝0的信号锁存住，因而节点C＝0为低电平，由于D＝0，因而选择器MUX输出I0的信号，因此E＝/C＝1为高电平，经过非门后，第二开关管MOS2的G极＝0，MOS2的S极为充电器过充电芯片的电压，在4.5V-5V范围内，因而VGS＜0，第二开关管MOS2导通，充电回路的电流走向已在图2中用箭头标注。当电池2充电完成后，充电管理模块的输出STAT1＝1，STAT2＝0，节点D＝1，选择器MUX选择I1作为输出，则节点E＝C＝0。这样，第一开关管MOS1导通，开始为电池1充电。充电通路从第二开关管MOS2切换到第一开关管MOS1。
2、适配器***，***关机状态，VBAT1＜VBAT2充电回路如图3：
比较器常供电，电池1电量小于电池2，为电池1充电，则节点A＝1，当***适配器，B点产生上升沿，将A＝1的信号锁存住，因而节点C＝1，由于节点D＝0，因而选择器MUX输出I0的信号，因此节点E＝/C＝0，经过非门后，第一开关管MOS1的G极＝0，第一开关管MOS1的S极为充电器过充电芯片的电压，在4.5V-5V范围内，因而VGS＜0，第一开关管MOS1导通，充电回路已在图3中用箭头标注。当电池1充电完成后，充电管理模块的输出STAT1＝1，输出STAT2＝0，节点D＝1，选择器MUX选择I1作为输出，节点E＝C＝1。这样第二开关管MOS2导通，开始为电池2充电。充电通路从MOS1切换到MOS2。
3、适配器未***时开机，VBAT1＞VBAT2
无适配器的情况下开机，则需要电池，电池1的电量比电池2的电量充足，则***用电池1供电，具体情况状态分析如下：VBAT1＞VBAT2，比较器输出低电平节点A＝0，当按下开机键后，此状态被锁存，因而C＝A＝0，可以发现第四开关管MOS3的VGS＜0，第四开关管MOS3导通，由于适配器未***，节点F＝0，第三开关管MOS5导通，这样电池1和MID***之间就形成了完整的供电回路。供电回路在图4中用箭头标注。
当***发现电池1的状态低于告警电压后，***对电池1和电池2的电压进行采样，若电池2符合供电电量要求，即节点A＝1。则主控AP，AP_CTRL出输出高电平，将目前的比较器输出A＝1锁存，从而C＝A＝1，此时第四开关管MOS3关闭，第五开关管MOS4导通，供电回路从电池1切换到电池2。
4、适配器未***时开机，VBAT1＜VBAT2
无适配器的情况下开机，则需要电池，电池2的电量比电池1的电量充足，则***用电池2供电，具体情况状态分析如下：VBAT1＜VBAT2，比较器输出高电平A＝1，当按下开机键后，此状态被锁存，因而节点C＝A＝1，可以发现第五开关管MOS4的VGS＜0，第五开关管MOS4导通，由于适配器未***，节点F＝0，第三开关管MOS5导通，这样电池2和***之间就形成了完整的供电回路。供电回路在图5中用箭头标注。
当***发现电池2的状态低于告警电压后，***对电池1和电池2的电压进行采样，若电池1符合供电电量要求，即节点A＝0。则主控AP，AP_CTRL出输出高电平，将目前的比较器输出A＝0锁存，从而C＝A＝0，此时第五开关管MOS4关闭，第四开关管MOS3导通，供电回路从电池2切换到电池1。
5、适配器***时开机，两种充电及供电回路如图6、图7所示
充电原则是先为低电量的电池充电，适配器***时，F＝1，第三开关管MOS5的VGS＝0，从而阻断了电池和后端***的供电回路，***有适配器通过同步降压转换器DCDC供电。因而不可能发生电池即充电又放电的事件，保证***充放电的可靠性。充电回路与关机状态时基本一致，仅整加了同步降压转换器DCDC供电通路，具体通路如图6图7所示。图6所示，为VBAT1＞VBAT2时***适配器开机的情况，箭头标注了供电回路和充电回路，此时第三开关管MOS5关断，图6中用“叉”表示其关断。图7所示，为VBAT1＜VBAT2时***适配器开机的情况，箭头标注了供电回路和充电回路，此时第三开关管MOS5关断，图7中用“叉”表示其关断。电池的充电情况与上述相同，在此不作重复叙述，供电由适配器通过同步降压转换器直接给MID***供电。
本实施例采用离散器件控制两节电池充放电，本领域技术人员可以选用低成本FPGA来实现以上数字电路的功能，也有助于提高电路的可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双电池供电电路，其包括适配器和两电池，其特征在于，该双电池供电电路还包括：
充电控制电路，用于分别控制对两电池的充电以及两电池间的充电切换；
供电控制电路，用于分别控制两电池对负载的供电以及两电池间的供电切换；
电量比较电路，用于比较两电池电量的高低；
其中，该充电控制电路分别和该适配器、电量比较电路以及两电池相连，该电量比较电路分别和两电池相连，该供电控制电路分别和两电池相连。
2.如权利要求1所述的双电池供电电路，其特征在于，该电量比较电路为一比较器，该比较器的同相输入端和反相输入端分别与两电池相连，该比较器的输出端连接至该充电控制电路的输入端。
3.如权利要求2所述的双电池供电电路，其特征在于，该充电控制电路包括给两电池充电的充电电路以及用于两电池间的充电切换的充电切换电路。
4.如权利要求3所述的双电池供电电路，其特征在于，该充电电路包括一充电管理模块，用于对各电池的充电状态的监测及调整，一D触发器，一选择器以及一与门和多个非门，其中，该充电管理模块的输入端与适配器连接，该充电管理模块的第一输出端与一与门的第一输入端连接，该充电管理模块的第二输出端通过第一非门与该与门的第二输入端连接，该与门的输出端连接至该选择器的选择端，该选择器的第一输入端与该D触发器的触发端连接，该选择器的第二输入端通过一非门与该D触发器的触发端连接，该D触发器的数据端与该比较器的输出端连接。
5.如权利要求4所述的双电池供电电路，其特征在于，该充电切换电路包括第一开关管和第二开关管，该第一开关管的栅极通过一非门与该第二开关管的栅极相连，该第一开关管的源极和第二开关管的源极均与该充电管理模块相连，该第一开关管的漏极和第二开关管的漏极分别与两电池相连。
6.如权利要求5所述的双电池供电电路，其特征在于，该供电控制电路包括两电池分别给负载供电的供电电路以及用于两电池间的供电切换的供电切换电路。
7.如权利要求6所述的双电池供电电路，其特征在于，该供电电路包括第三开关管。
8.如权利要求7所述的双电池供电电路，其特征在于，该供电切换电路包括第四开关管和第五开关管，其中，该第四开关管的栅极和第五开关管的栅极通过一非门相连，该第四开关管的漏极和第五开关管的漏极与该第三开关管的源极相连，该第四开关管的源极和第五开关管的源极分别与两电池相连。
9.如权利要求8所述的双电池供电电路，其特征在于，该双电池供电电路还包括一或门，该或门的输出端连接至该D触发器的上升沿锁存信息端，该或门的第一输入端通过一开关连接至比较器的电源端，该或门的第二输入端和第三输入端分别通过一电阻接地。
10.如权利要求9所述的双电池供电电路，其特征在于，该双电池供电电路还包括一同步降压转换器，该同步降压转换器与该适配器连接，并通过一二极管输出。
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