CN113110675A - 基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法 - Google Patents

基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113110675A
CN113110675A CN202110546223.8A CN202110546223A CN113110675A CN 113110675 A CN113110675 A CN 113110675A CN 202110546223 A CN202110546223 A CN 202110546223A CN 113110675 A CN113110675 A CN 113110675A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
resistor
voltage
triode
primary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110546223.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113110675B (zh
Inventor
任谦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110546223.8A priority Critical patent/CN113110675B/zh
Publication of CN113110675A publication Critical patent/CN113110675A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113110675B publication Critical patent/CN113110675B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561—Voltage to current converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，包括依次连接的锂电池模块、电压比例控制电路和电压功率输出电路；所述电压比例控制电路根据锂电池的电压，控制电压功率输出电路按照锂电池电压的预设比例输出；所述电压功率输出电路用于功率输出。本发明电路在输出电压随锂电池电压变低的过程中，还能够保持输出电压的稳定。

Description

基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法
技术领域
本发明涉及可充电电池电压调节领域，具体涉及一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法。
背景技术
由于锂电池的能量密度远大于传统的一次电池，使用锂电池替代传统的一次电池在同样的体积下可以用更长的时间，减少了充电次数，提升用户体验，因此市场上有锂电池替代一次电池的A型、AA型、AAA型、AAAA型、C型、D型、SC型等电池面市。
现有的锂电池替代一次电池的方案为:将锂电池通过DC-DC转换，变为固定的1.5或9V输出。这种方案存在一个问题是：设备使用现有方案的锂电池替代一次电池无法准确获取电池剩余电量信息，导致出现忽然断电的风险。具体原因分析如下：
使用现有一次电池、一次电池的设备，如无线麦克风、万用表、手持式仪表、遥控器等，都需要进行电量检测，在设备出现或快出现低电量时提早提醒用户：“电池电量低了，请及时更换电池”，以避免由于电池突然没电引发的不便、问题甚至事故。目前采用一次电池供电的设备，都是基于电池电压进行电量估算和测量，例如采用1.5V电池的设备，在电池电压为1.5V时判定电池还处于满电的状态，当电池降至1.15V(该阀值因不同产品略有差别)则判定电池没电，且可能在1.2~1.3V时就提醒用户要及时更换电池。但是采用锂电池经过DC-DC恒压1.5V输出的传统方案，只要电池的电压能提供DC-DC电路工作，就稳定在1.5V，而在锂电池没有电时，则DC-DC直接关闭输出，导致设备直接断电。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法，实现在输出电压随锂电池电压变低的过程中，还能够保持输出电压的稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，包括依次连接的锂电池模块、电压比例控制电路和电压功率输出电路；所述电压比例控制电路根据锂电池的电压，控制电压功率输出电路按照锂电池电压的预设比例输出；所述电压功率输出电路用于功率输出。
进一步的，所述电压功率输出电路采用DC-DC电路、低静态损耗的LDO电路或者分立元件搭建的LDO电路。
进一步的，所述DC-DC电路包括DC-DC芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电感和电容；所述电感一端连接DC-DC芯片的SW引脚，另一端分别连接第一电阻的一端和电容的一端；所述第一电阻的另一端与DC-DC芯片的Vref引脚、第三电阻的一端、第二电阻的一端分别连接；所述第三电阻的另一端连接电源比例控制电路；所述第二电阻的另一端和电容的另一端均接地。
进一步的，所述LDO电路包括LDO芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电容；所述LDO芯片的OUT引脚与电一电阻的一端、电容的一端分别连接；所述第一电阻的另一端与LDO芯片的Vref引脚、第三电阻的一端、第二电阻的一端分别连接；所述第三电阻的另一端连接电源比例控制电路；所述第二电阻的另一端和电容的另一端均接地。
进一步的，所述电压比例控制电路由分立元件或IC组成。
进一步的，所述电压比例控制电路采用由运放构成的反比例电路、恒流源电路，或由MOS或三极管等构成反比例电路、恒流源电路。
进一步的，所述反比例电路包括对称设置的第一三级管和第二三级管、电阻；所述第一三极管和第二三极管基极连接，发射极均接地；所述第一三极管集电极分别与电阻和第一三极管基极连接；所述第二三极管基极连接电压功率输出电路。
进一步的，所述第一三级管和第二三级管采用小封装对管。
一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路的控制方法，具体为：电压功率输出电路在轻载或空载时工作在PFM模式，当负载大于预设阈值时，工作在PWM模式。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明电压随着电量的减小而相应减小，避免忽然断电导致的损失；
2、本发明实现在输出电压随锂电池电压变低的过程中，还能够保持输出电压的稳定。
附图说明
图1是本发明电路原理框图；
图2是本发明一实施例中电压功率输出电路采用DC-DC电路的电路原理图；
图3是本发明一实施例中电压功率输出电路采用LDO电路的电路原理图；
图4是本发明一实施例中电压反比例电路；
图5是本发明一实施例中电压反比例电路与DC-DC电路配合实现的电路原理图；
图6是本发明一实施例中电压反比例电路与LDO电路配合实现的电路原理图；
图7是本发明实施例1的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，包括依次连接的锂电池模块、电压比例控制电路和电压功率输出电路；所述电压比例控制电路根据锂电池的电压，控制电压功率输出电路按照锂电池电压的预设比例输出；所述电压功率输出电路用于功率输出。
在本实施中，电压功率输出电路可以采用DC-DC电路、低静态损耗的LDO电路或者分立元件搭建的LDO电路。
优选的，参考图2,电压功率输出电路可以采用DC-DC电路，DC-DC电路包括DC-DC芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电感和电容；所述电感一端连接DC-DC芯片的SW引脚，另一端分别连接第一电阻的一端和电容的一端；所述第一电阻的另一端与DC-DC芯片的Vref引脚、第三电阻的一端、第二电阻的一端分别连接；所述第三电阻的另一端连接电源比例控制电路；所述第二电阻的另一端和电容的另一端均接地。
优选的，参考图3,电压功率输出电路采用LDO电路，LDO电路包括LDO芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电容；所述LDO芯片的OUT引脚与电一电阻的一端、电容的一端分别连接；所述第一电阻的另一端与LDO芯片的Vref引脚、第三电阻的一端、第二电阻的一端分别连接；所述第三电阻的另一端连接电源比例控制电路；所述第二电阻的另一端和电容的另一端均接地。
在本实施例中，电压功率输出电电路采用DC-DC或LDO作为功率输出电路时，电压比例控制电路可以由运放构成，也可以由MOS、三极管等分立元件构成，其电路可以是由运放构成的反比例电路、恒流源电路，也可以由MOS或三极管等构成反比例电路、恒流源电路。
优选的，参考图4，电压比例控制电路采用反比例电路，反比例电路包括对称设置的第一三级管和第二三级管、电阻；所述第一三极管和第二三极管基极连接，发射极均接地；所述第一三极管集电极分别与电阻和第一三极管基极连接；所述第二三极管基极连接电压功率输出电路。该电路采用镜像电流源实现了Vref分流控制，Vbat电压越大，流经R3的电流越大，从Vref吸收的电流越大，为了保持Vref电压不变，流经R1的电流也需要越大，即Vp需要越大。
优选的，第一三级管和第二三级管采用小封装对管。
一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路的控制方法，具体为：电压功率输出电路在轻载或空载时工作在PFM模式，当负载大于预设阈值时，工作在PWM模式。
如图5所示，在本实施例中，输出电压Vp与输入电压Vbat的关系式如下：
设置R4和R5，使MOS工作在放大区, 设MOS的放大倍数为β,有：
(Vp-Vref)/R1=Vref/R2+(Vref-Uc)/R3 1)
Uc=Vref-R3*(Vbat-Ua)/R4 2）
Ua≈Uc 3）
得：Vp=Vref*R1(1/R1+1/R2+1/R3)+R1*(Vbat*R3-Vref*R4)/(R4-R3)/R3
通过调节R1,R2,R3,R4，可以得到Vbat与Vp呈线性关系，因此，Vp随着Vbat电压的高低而相应变化，当Vbat电压高时，Vp电压也较高，Vbat电压变低时，Vp电压也变低。
实施例1：
本实施例采用NPN管实现镜像电流源，为减小体积，三极管采用小封装NPN对管。DCDC芯片采用RT8009，为SOT23-5封装。包括***器件等，整体的元件数量很少，因此体积小，便于增加电池的容量。
根据图7推导的公式，：
Vp=Vref*R1(1/R1+1/R2+1/R3)+R1*(Vbat*R3-Vref*R4)/(R4-R3)/R3
当Vbat=4.2V时，输出Vp=1.5V，
当Vbat=3.6V时，输出Vp=1.35V。
当Vbat=2.5V时，输出Vp=1.08V。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，包括依次连接的锂电池模块、电压比例控制电路和电压功率输出电路；所述电压比例控制电路根据锂电池的电压，控制电压功率输出电路按照锂电池电压的预设比例输出；所述电压功率输出电路用于功率输出。
2.根据权利要求1所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，所述电压功率输出电路采用DC-DC电路、低静态损耗的LDO电路或者分立元件搭建的LDO电路。
3.根据权利要求2所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，所述DC-DC电路包括DC-DC芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电感和电容；所述电感一端连接DC-DC芯片的SW引脚，另一端分别连接第一电阻的一端和电容的一端；所述第一电阻的另一端与DC-DC芯片的Vref引脚、第三电阻的一端、第二电阻的一端分别连接；所述第三电阻的另一端连接电源比例控制电路；所述第二电阻的另一端和电容的另一端均接地。
4.根据权利要求2所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，所述LDO电路包括LDO芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电容；所述LDO芯片的OUT引脚与电一电阻的一端、电容的一端分别连接；所述第一电阻的另一端与LDO芯片的Vref引脚、第三电阻的一端、第二电阻的一端分别连接；所述第三电阻的另一端连接电源比例控制电路；所述第二电阻的另一端和电容的另一端均接地。
5.根据权利要求1所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，所述电压比例控制电路由分立元件或IC组成。
6.根据权利要求5所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，所述电压比例控制电路采用由运放构成的反比例电路、恒流源电路，或由MOS或三极管等构成反比例电路、恒流源电路。
7.根据权利要求6所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，所述反比例电路包括对称设置的第一三级管和第二三级管、电阻；所述第一三极管和第二三极管基极连接，发射极均接地；所述第一三极管集电极分别与电阻和第一三极管基极连接；所述第二三极管基极连接电压功率输出电路。
8.根据权利要求7所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路，其特征在于，所述第一三级管和第二三级管采用小封装对管。
9.根据权利要求1所述的基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路的控制方法，其特征在于，具体为：电压功率输出电路在轻载或空载时工作在PFM模式，当负载大于预设阈值时，工作在PWM模式。
CN202110546223.8A 2021-05-19 2021-05-19 基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法 Active CN113110675B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110546223.8A CN113110675B (zh) 2021-05-19 2021-05-19 基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110546223.8A CN113110675B (zh) 2021-05-19 2021-05-19 基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113110675A true CN113110675A (zh) 2021-07-13
CN113110675B CN113110675B (zh) 2023-01-31

Family

ID=76722678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110546223.8A Active CN113110675B (zh) 2021-05-19 2021-05-19 基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113110675B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100148584A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Delta Electronics, Inc. Uninterruptible power supply with low power loss
CN204144974U (zh) * 2014-07-02 2015-02-04 李相哲 锂电池的保护及逆变***
CN205610238U (zh) * 2015-12-29 2016-09-28 刘礼刚 一种电源管理集成电路
CN108206550A (zh) * 2016-12-16 2018-06-26 东莞市德尔能新能源股份有限公司 高压锂电池bms供电电路
CN111146847A (zh) * 2020-02-24 2020-05-12 上海派能能源科技股份有限公司 一种锂电池管理***的充放电保护电路和锂电池管理***

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100148584A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Delta Electronics, Inc. Uninterruptible power supply with low power loss
CN204144974U (zh) * 2014-07-02 2015-02-04 李相哲 锂电池的保护及逆变***
CN205610238U (zh) * 2015-12-29 2016-09-28 刘礼刚 一种电源管理集成电路
CN108206550A (zh) * 2016-12-16 2018-06-26 东莞市德尔能新能源股份有限公司 高压锂电池bms供电电路
CN111146847A (zh) * 2020-02-24 2020-05-12 上海派能能源科技股份有限公司 一种锂电池管理***的充放电保护电路和锂电池管理***

Also Published As

Publication number Publication date
CN113110675B (zh) 2023-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5777462A (en) Mode configurable DC power supply
US8035350B2 (en) Battery charger
US6828764B2 (en) Regulator circuit and control method thereof
US20060181340A1 (en) Regulating charge pump
CY1120011T1 (el) Κυκλωμα και μεθοδος λειτουργιας για μια παροχη ηλεκτρικης ισχυος
JPS59501891A (ja) 充電調整器
JP2001086650A (ja) 電池の充放電制御回路
CN101752893A (zh) 用于电池充电器的电缆电压降补偿
US5402055A (en) AC adapter including differential comparator for tracking battery voltage during trickle charge
JPH1014127A (ja) バッテリーで電力供給される装置用のサプライ電圧レギュレーターとして自己整列する多機能バッテリー充電器
CN114094824A (zh) 一种开关电源电路及控制方法
CN107704005B (zh) 负电压线性稳压源
JP2003079139A (ja) 自動切換式定電流・定電圧回路
CN110994738A (zh) 一种应用于低功耗环境的恒压恒流充电装置及充电方法
CN113110675B (zh) 基于闭环的模拟一次电池放电特性的电压调节电路及方法
US9007035B2 (en) Charge control circuit
US20090091300A1 (en) Collapsing Adaptor Battery Charger
CN109639118B (zh) 开关电源的自供电电路、控制芯片及开关电源和电气装置
CN216672859U (zh) 一种开关电源电路和便携式电子装置
US10243387B2 (en) Method and circuitry for battery charging using feedback voltages
CN209767367U (zh) 开关电源的自供电电路、控制芯片及开关电源和电气装置
KR20140120025A (ko) 2차 전지 충전 회로, 이를 구비하는 충전기 및 2차 전지 충전 방법
CN109274153B (zh) 用于储能模块充电的温度补偿电路及充电器
CN213934661U (zh) 一种超宽工作电压范围ldo稳压器
CN201466752U (zh) 太阳能充电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant